Pesquisadores descobrem novos compostos de ítrio-hidrogênio com implicações para a supercondutividade de alta pressão

As estruturas cristalinas dos hidretos de ítrio sintetizados neste trabalho. Os átomos de ítrio e hidrogênio são mostrados em verde e rosa claro, respectivamente. Para Y₂ H₉ e Y₁₃ H₇₅ , apenas a estrutura metálica em Y é mostrada. Crédito:Avanços da Ciência (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl5416

Pesquisadores da Universidade de Bayreuth fizeram um avanço científico significativo ao identificar novos compostos de ítrio-hidrogênio, uma descoberta que tem sérias implicações para a pesquisa em supercondutividade de alta pressão. A supercondutividade de alta pressão refere-se à propriedade dos materiais de se tornarem supercondutores, o que significa que conduzem corrente elétrica sem resistência quando expostos a certas condições de pressão. O estudo foi publicado em Science Advances .

Vários superhidretos de terras raras são conhecidos por serem supercondutores próximos à temperatura ambiente em altas pressões. Os materiais supercondutores permitem que a corrente flua sem qualquer resistência. Na maioria dos casos, são produtos de reações químicas realizadas em células de bigorna de diamante a pressões e temperaturas extremas.

Suas fases e composições químicas são frequentemente desconhecidas, tornando as alegações de supercondutividade não totalmente justificadas, já que a temperatura crítica mensurável (T_C ), que é a temperatura abaixo da qual a resistividade elétrica do material cai para zero, depende de muitos fatores, incluindo a pureza da fase da amostra e o teor de hidrogênio nos hidretos. Portanto, a existência de supercondutores de alta pressão com temperatura próxima à ambiente ainda está sob escrutínio.

A utilização do método moderno de difração de raios X de cristal único síncrotron a partir de amostras microcristalinas multifásicas, desenvolvido no grupo da Prof. Natalia Dubrovinskaia e do Prof. Leonid Dubrovinsky da Universidade de Bayreuth, possibilitou desvendar a complexidade química e riqueza do sistema ítrio-hidrogênio sob condições de alta pressão e alta temperatura.

Em pressões de até cerca de 170 GPa, Ph.D. a estudante Alena Aslandukova e co-autores identificaram cinco novos hidretos de ítrio com estruturas únicas. Esses compostos foram sintetizados em células de bigorna de diamante através do aquecimento a laser de amostras de YH (ítrio com amônia borano rico em hidrogênio ou óleo de parafina) até 3.500 K.

A difração de raios X de cristal único fornece informações valiosas sobre o arranjo dos átomos de ítrio nas estruturas cristalinas dessas fases recém-descobertas. O teor de hidrogênio foi estimado por meio de relações empíricas e cálculos ab initio que revelaram a composição específica de cada composto, apontando para a riqueza do sistema YH e a diversidade de hidretos de ítrio sob condições de alta pressão.

“O estudo enfatiza a complexidade do sistema ítrio-hidrogênio e seu caráter multifásico em alta pressão”, explica Aslandukova. "Os resultados dão uma contribuição significativa para a nossa compreensão do comportamento dos materiais em condições extremas e da natureza dos hidretos potencialmente supercondutores."

Mais informações: Alena Aslandukova et al, Química diversificada de alta pressão em sistemas de óleo Y-NH 3 BH 3 e Y-parafina, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl5416
Informações do diário: Avanços da Ciência

Fornecido pela Universidade de Bayreuth

Pesquisadores desenvolvem um novo tipo de pente de frequência que promete aumentar ainda mais a precisão da cronometragem

Uma teoria que liga a ignição à chama fornece um roteiro para melhores motores de combustão

Física