Quando CsW2O6 é resfriado abaixo de -58 ° C, triângulos moleculares são formados por átomos de tungstênio unidos por apenas dois elétrons. Ligações semelhantes só foram demonstradas anteriormente em íons trihidrogênio no espaço sideral. Crédito:Yoshihiko Okamoto
Uma equipe de cientistas liderada pela Universidade de Nagoya, no Japão, detectou uma configuração atômica altamente incomum em um material à base de tungstênio. Até agora, a configuração atômica só tinha sido vista em trihidrogênio, um íon que existe entre os sistemas estelares no espaço. As evidências, publicado no jornal Nature Communications , sugerem que mais estudos podem revelar compostos com propriedades eletrônicas interessantes.
Os átomos que constituem os humanos, as árvores e as mesas da cozinha geralmente se unem compartilhando elétrons - pense nos elétrons como a cola atômica da vida. O físico aplicado da Universidade de Nagoya Yoshihiko Okamoto e seus colegas descobriram uma versão altamente incomum dessa cola:uma molécula triangular regular era formada por três átomos ligados por dois elétrons.
"Este tipo de ligação só tinha sido visto anteriormente nos íons trihidrogênio encontrados no material interestelar, "diz Okamoto." Ficamos entusiasmados em ver essa configuração em um cristal à base de tungstênio resfriado. "
As chamadas moléculas de tritungstênio foram descobertas em cristais únicos de óxido de césio e tungstênio (CsW 2 O 6 ) resfriado abaixo de -58 ° C. CsW 2 O 6 conduz eletricidade à temperatura ambiente, mas se transforma em um material isolante quando é resfriado abaixo de -58 ° C. Tem sido um desafio estudar como a estrutura atômica desse tipo de material muda em resposta à temperatura. Para superar isso, Okamoto e seus colegas no Japão sintetizaram cristais únicos muito puros de CsW 2 O 6 e os bombardeou com feixes de raios-X em temperatura ambiente e -58 ° C.
As moléculas de tungstênio no cristal condutor formam redes tridimensionais de pirâmides tetraédricas conectadas em seus cantos, conhecida como estrutura pirocloro. As ligações entre as moléculas se formam devido a um compartilhamento simétrico de elétrons entre elas.
Contudo, quando o composto é resfriado, os elétrons se reorganizam e dois tipos de átomos de tungstênio emergem dentro do tetraedro, cada um com uma "valência diferente, "ou poder de ligação com outros átomos. Este, por sua vez, distorce o comprimento das ligações de tungstênio com átomos de oxigênio no composto, levando a uma forma mais comprimida. Mais importante, os átomos de tungstênio com menor valência formam triângulos pequenos e grandes nas laterais do tetraedro de tungstênio, com as moléculas de tritungstênio altamente incomuns se formando nos pequenos triângulos. Os três átomos de tungstênio que formam as pontas desses triângulos compartilham apenas dois elétrons entre eles para mantê-los unidos.
"Para nosso conhecimento, CsW 2 O 6 é o único exemplo em que este tipo de formação de vínculo, onde vários átomos compartilham apenas alguns elétrons, aparece como uma transição de fase, "diz Okamoto.
A equipe pretende investigar mais a fundo compostos com estruturas de pirocloro, com o objetivo final de descobrir materiais com propriedades novas e interessantes.
