Российские ученые создали первый неметаллический металл

Зафиксировать появление металлических свойств у оксида исследователям удалось в условиях чрезвычайно высокого давления, почти в 2,5 миллиона раз превысившего атмосферное (240 ГПа).

Физики неоднократно предсказывали возможность перехода оксида никеля от состояния изолятора к проводнику металлического типа, но до сих пор это не находило практического подтверждения.

В случае простых веществ химическое поведение и электрическая проводимость определяются только природой валентных электронов. Металлы — прекрасные проводники электрического тока, поскольку их валентные электроны легко расстаются с ядром, образуя так называемый свободный электронный газ. Оксид никеля представляет собой типичный оксид переходного металла, который, несмотря на наличие лишь частично заполненного внешнего электронного уровня, всё же остаётся изолятором.

Авторы работы поместили очень тонкие кристаллики (не более микрона в толщину) в специально сконструированные алмазные тиски. Измерение сопротивления проводилось с помощью четырёх сверхтонких кусочков свинцовой фольги. Согласно наблюдениям, измеряемое падение сопротивления впервые было зафиксировано при давлении около 1,3 миллиона атмосфер (130 ГПа), но при достижении уровня в 2,4 миллиона произошёл скачок проводимости на три порядка величины, что и означало переход из полупроводящего состояния в металлическое.

Причём металлическая часть материала существовала только в регионе максимальной компрессии, а не во всем объёме.

Полученные результаты не только доказывают работоспособность теоретической концепции, но и помогут в ее дальнейшем улучшении, которое позволит более точно предсказывать свойства новых материалов и предлагать рациональные способы их получения.