Các nhà vật lý từ lâu đã phân vân liệu hydro, nguyên tố nhiều nhất trong vũ trụ, có thể chuyển hóa thành kim loại và thậm chí có thể thành siêu dẫn – trạng thái đặc biệt trong đó các điện tử có thể di chuyển không gặp phải sự cản trở nào. 
Họ đã suy luận rằng dưới các điều kiện áp suất và nhiệt độ nhất định, hydro có thể nén lại thành kim loại và thậm chí thành siêu dẫn, nhưng họ vẫn gặp khó khăn trong chứng minh điều đó bằng thực nghiệm. Mới đây, các nhà nghiên cứu áp suất cao đã lập được mô hình 3 hợp kim kim loại đậm đặc hydro và tìm ra các biến đổi nhiệt độ và áp suất liên quan tới trạng thái siêu dẫn – một đột phá to lớn trong hiểu biết về làm thế nào có thể khai thác loại nguyên liệu vô cùng dồi dào này.
Chúng ta đều biết rằng các vật liệu phải được làm lạnh xuống nhiệt độ vô cùng thấp, được gọi là nhiệt độ chuyển đổi để trở thành siêu dẫn, khiến cho chúng không khả thi để ứng dụng rộng rãi. Mô hình lý thuyết rất hữu dụng để xác định những điều kiện và áp suất có thể dẫn đến ngưỡng nhiệt độ chuyển đổi cao. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã lập mô hình những tính chất cơ bản từ những nguyên lý đầu tiên – nghiên cứu hành vi ở cấp nguyên tử – của 3 kim loại hydrid dưới các điều kiện hỗn hợp, nhiệt độ và áp suất đặc biệt. Các hydrid kim loại là những hỗn hợp trong đó các kim loại liên kết với một số lớn hydro trong một cấu trúc mạng lưới. Những hỗn hợp này là scandium trihydride (ScH3), yttrium trihydride (YH3) và lanthanum trihydride (LaH3).
Các nhà khoa học phát hiện thấy rằng tính siêu dẫn xuất hiện trong khoảng áp suất cao hơn 100.000 đến 200.000 áp suất khí quyển ở mực nước biển (10 đến 20 GPa). Lanthanum trihydride ổn định ở khoảng 100.000 atmospheres (atm) và nhiệt độ chuyển đổi 20 độ Kelvin, còn 2 hỗn hợp kia ổn định ở áp suất khoảng 200.000 atm và nhiệt độ lần lượt là 18 K và 40 K đối với ScH3 và YH3.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện thấy rằng 2 hợp chất LaH3 và YH3 có sự phân bố năng lượng rung tương tự nhau hơn so với ScH3 ở ngưỡng siêu dẫn và nhiệt độ chuyển đổi cao nhất ở điểm khi sự chuyển hóa cấu trúc diễn ra ở cả 3 hợp chất… Kết quả này gợi ý rằng trạng thái siêu dẫn xuất hiện từ sự tương tác của các điện tử với năng lượng rung qua lưới. Ở áp suất cao hơn 350.000 atmospheres (35 GPa), tính chất siêu dẫn biến mất và cả 3 hỗn hợp trở thành kim loại thông thường. Ở yttrium trihydride, trạng thái siêu dẫn tái xuất hiện ở áp suất khoảng 500.000 atm, còn 2 hỗn hợp còn lại không có hiện tượng này.
Theo ScienceDaily/Nasati