Em colaboração com cientistas da Universidade de Jilin na China, um grupo de pesquisadores da Skoltech liderados pelo professor Artem R. Oganov descobriu um composto único—hidreto de estrôncio SrH₂₂ . Tem o maior teor de hidrogênio conhecido até agora e é estável a pressões de 80 a 140 gigapascals (cerca de um milhão de atmosferas). O composto obtido possui hidrogênios móveis, capazes de transportar carga.
A "caça" por polihidretos - compostos com alto teor de hidrogênio - começou em 2015, quando um grupo de cientistas da Alemanha provou experimentalmente que, a uma pressão de 150 gigapascals, o hidreto de enxofre H₂ S se transforma em um novo composto—trihidreto de enxofre H₃ S, que acabou sendo um supercondutor de alta temperatura, perdendo resistência elétrica a uma temperatura então recorde de 203 Kelvin (-70 graus Celsius). Este foi um aumento bastante significativo na temperatura em comparação com supercondutores conhecidos anteriormente.

"O objetivo final de estudar esses compostos 'estranhos' é determinar os que são supercondutores à temperatura ambiente e pelo menos alta, ou melhor ainda, baixa pressão. Alguns dos melhores supercondutores de alta temperatura conhecidos até hoje, como YH ₆ e (La,Y)H₁₀ , foram estudados em nosso laboratório, usando o algoritmo USPEX", diz o professor da Skoltech Artem R. Oganov, criador de um algoritmo único para prever estruturas cristalinas. compostos são estáveis ​​e quais estruturas eles formam.

No novo trabalho, os cientistas se voltaram para o estrôncio para ver se ele pode formar polihidretos estáveis. O algoritmo USPEX previu teoricamente que o composto estável SrH₂₂ deve existir a pressões de 80-140 GPa. Um grupo de pesquisa dos professores Xiaoli Huang e Tian Cui, da Universidade de Jilin, realizou um experimento de síntese de polihidretos de estrôncio, dopando hidrogênio molecular com estrôncio, o que significa adicionar uma pequena quantidade desse metal como impureza. Para confirmar a formação de polihidreto de estrôncio estável no experimento, sua rede cristalina foi examinada por análise de difração de raios-X. O padrão resultante correspondeu totalmente à estrutura cristalina de SrH₂₂ .

"Experiência e teoria se complementam. A abordagem experimental baseada na difração de raios X não pode determinar o arranjo espacial dos átomos de hidrogênio. Mas a teoria pode prever não apenas sua localização, mas também a dinâmica, as cargas e as propriedades de transporte. Em nosso estudo, nós descobriram que os átomos de estrôncio são organizados de uma maneira altamente ordenada, enquanto os átomos de hidrogênio são 'espalhados' no espaço, em constante movimento e, em geral, agem mais como líquidos", diz Skoltech Ph.D. estudante, o primeiro autor do artigo, Dmitrii Semenok.

O polihidreto de estrôncio SrH₂₂ confirmado experimentalmente , o composto mais rico em hidrogênio conhecido até hoje, consiste em H₂ moléculas distribuídas em torno de uma sub-rede de estrôncio altamente organizada. Além disso, a alta mobilidade do hidrogênio torna o SrH₂₂ um bom condutor iônico, abrindo a possibilidade de utilizá-lo para transformações eletroquímicas em alta pressão. Isso permitirá obter novos polihidretos valiosos que não podem ser sintetizados diretamente a partir de metais e hidrogênio. Outra possível aplicação desta descoberta é o projeto de novos compostos para baterias de hidrogênio.

"Pode-se imaginar que temos uma caixa de peças de Lego, cavamos nelas e tentamos descobrir quais peças atendem às nossas necessidades. Descobrimos que os elementos do segundo e terceiro grupos da Tabela Periódica são mais favoráveis ​​para o formação de supercondutores de alta temperatura. O estrôncio é um deles, mas agora vemos que em sua forma pura, não é muito adequado. Ainda assim, seus hidretos são muito interessantes do ponto de vista químico, e se dopados com outros metais com mais elétrons —ítrio, zircônio, titânio—pode ser possível obter supercondutividade de alta temperatura. Então, estudamos a 'peça de Lego' correspondente e percebemos que ela não se encaixa sozinha, mas se combinada com alguma outra, pode funcionar " Oganov explica. + Explorar mais

Cientistas encontram uma regra para prever novos hidretos metálicos supercondutores