Pesquisadores da Skoltech e seus colegas do MIPT e do Centro de Pesquisa Avançada de Ciência e Tecnologia de Alta Pressão da China exploraram computacionalmente a estabilidade dos compostos bizarros de hidrogênio, lantânio e magnésio que existem em pressões muito altas. Além de combinar as várias combinações de três elementos com as condições em que são estáveis, a equipe descobriu cinco compostos completamente novos de hidrogênio e apenas magnésio ou lantânio.



Publicado em Materials Today Physics , o estudo faz parte da busca contínua por supercondutores à temperatura ambiente, cuja descoberta teria enormes consequências para a engenharia de energia, transporte, computadores e muito mais.

"No sistema anteriormente inexplorado de hidrogênio, lantânio e magnésio, encontramos LaMg₃ H₂₈ para ser o supercondutor 'mais quente'. Ele perde resistência elétrica abaixo de –109°C, a cerca de 2 milhões de atmosferas – o que não é um recorde, mas também não é ruim”, comentou o principal investigador do estudo, professor Artem R. Oganov da Skoltech.

"É importante, porém, que também forneçamos uma nova confirmação da validade de uma regra empírica que orienta a busca por supercondutores de alta temperatura. Esta é a descoberta central do artigo, juntamente com os cinco novos compostos binários, incluindo LaH₁₃ e MgH₃₈ . Estas são composições altamente exóticas para as quais ainda não foi proposta uma explicação teórica."

“Além disso, propusemos uma nova abordagem para estudar espaços químicos muito grandes e demonstramos sua eficácia para o sistema La – Mg – H”, disse Ivan Kruglov, que conduziu este estudo no MIPT.

Já a regra empírica confirmada pelo estudo tem a ver com a transferência de elétrons dos átomos metálicos para os átomos de hidrogênio. Acredita-se que o que promove a supercondutividade são as numerosas ligações covalentes relativamente fracas entre muitos átomos de hidrogênio, conectados em uma rede 3D.

No entanto, um átomo de hidrogênio pode capturar até um elétron inteiro do lantânio ou do magnésio, transformando-o em um íon hidreto negativo que não busca mais ligações químicas. Alternativamente, se o hidrogênio não recebe elétrons dos átomos do metal, ele satisfaz essa necessidade formando H₂ moléculas com outros átomos de hidrogênio.

“Acontece que uma média de um terço de um elétron por átomo de hidrogênio é o número mágico”, disse Oganov. "Quanto mais próximo, melhor para a supercondutividade. Isto já foi observado há algum tempo, e o nosso estudo fornece mais uma confirmação, desta vez num sistema químico bastante complexo."

Mais informações: Grigoriy M. Shutov et al, Hidretos supercondutores ternários no sistema La – Mg – H, Materials Today Physics (2023). DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101300
Fornecido pelo Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia