La intuición química nos dice que la presión tiende a aumentar el número de coordinación, y, por lo tanto, generalmente forma una estructura ordenada que es especialmente cierta para compuestos similares a la perovskita. Sin embargo, en el Y2CoIrO6 recientemente descubierto, un compuesto de perovskita doble de tipo A2B'B''O6, Los investigadores encontraron un orden excepcional en el sitio B inducido por la presión para alterar los fenómenos de transición. Crédito:Changqing Jin, Instituto de Física, Academia china de ciencias
La ciencia de los materiales de alta presión ha despegado durante las últimas dos décadas, con avances en técnicas experimentales previamente difíciles y de tecnologías como los yunques de diamantes, que aprietan muestras de materiales entre dos diamantes a presiones hasta millones de veces mayores que en la superficie de la Tierra.
El campo utiliza estas condiciones extremas que reflejan el interior profundo de los planetas para descubrir nuevos materiales. para modificar las propiedades de materiales conocidos de formas potencialmente útiles e incluso exóticas, y poner a prueba sus conceptos sobre cómo funcionan los materiales o simular cómo es el interior de la Tierra.
Mientras tanto, perovskita es el mineral más abundante en el manto de la Tierra (compuesto de titanato de calcio, CATIO 3 ) y el nombre de cualquier material que tenga el mismo, estructura cristalina especial como este mineral. Las estructuras de perovskita son de gran interés para los científicos de materiales debido a sus múltiples propiedades interesantes que son importantes en una variedad de microelectrónica. telecomunicaciones y aplicaciones de energía limpia.
Usando técnicas avanzadas de alta presión, Profesor Changqing Jin, quien dirige el equipo de investigación del Instituto de Física, Academia china de ciencias, también adjunto a la Academia de Ciencias de la Universidad de China (UCAS) ha estado fabricando muchos materiales nuevos con estructuras de perovskita y una funcionalidad novedosa durante algún tiempo. Recientemente, su laboratorio ha estado sintetizando un nuevo tipo de compuesto de perovskita, llamadas las "perovskitas dobles, "que tiene el doble de" celda unitaria, "o el bloque de construcción más pequeño posible de un cristal, de perovskitas regulares.
Los hallazgos fueron publicados en la revista revisada por pares. Angewandte Chemie .
El estudio detalla cómo los investigadores expusieron su última doble perovskita, compuesto de itrio, cobalto, átomos de iridio y oxígeno (Y 2 CoIrO 6 ), a diferentes niveles de presión extrema, y qué pasó cuando lo hicieron.
Para la mayoría de los materiales, un aumento en la presión permite un aumento en el número de átomos que pueden reunirse inmediatamente alrededor de un átomo central en un cristal (llamado número de coordinación.
Pero la nueva doble perovskita, Y 2 CoIrO 6 , no se adhirió a las teorías tradicionales de que el orden de la estructura cristalina tiende a aumentar con el aumento de la presión.
En lugar de, cuando se sintetiza a presión ambiente, Y 2 CoIrO 6 está muy ordenado, pero sorprendentemente cuando se sintetiza a 6 gigapascales (GPa, o aproximadamente 60, 000 veces la presión atmosférica estándar), mientras que la celda unitaria se hizo más pequeña, ahora solo había un pedido parcial.
Luego, a 15 GPa, los investigadores encontraron desordenador. El aumento de la presión había invertido la secuencia normal de orden a desorden que esperaban los investigadores. Además, las propiedades magnéticas del material cambiaron
"Curiosamente, 15 GPa es también la presión que se encuentra en la región límite entre el manto superior e inferior en las profundidades de la Tierra, "dijo Zheng Deng, otro miembro del equipo. "Aquí es precisamente donde se forman muchos materiales de perovskita".
Obtener más información sobre esta transición inesperada de orden-desorden dependiente de la presión podría ayudar a los científicos a comprender mejor las propiedades de los minerales que forman el manto y el interior más profundo de nuestro planeta.
"Esto viola nuestra intuición sobre la química a altas presiones, ", Continuó Deng." Significa que tendremos que reconsiderar por completo los efectos de la presión en las ciencias del estado sólido ".
El descubrimiento podría permitir el diseño y la síntesis de nuevos materiales útiles a altas presiones con atributos que de otro modo serían difíciles de lograr en condiciones normales.
