Crédito: Edición internacional Angewandte Chemie
Los cables superconductores pueden transportar electricidad sin pérdidas. Esto permitiría una menor producción de energía, reduciendo tanto los costes como los gases de efecto invernadero. Desafortunadamente, extensos obstáculos de refrigeración en el camino, porque los superconductores existentes solo pierden su resistencia a temperaturas extremadamente bajas. En el diario Angewandte Chemie , Los científicos han introducido ahora nuevos hallazgos sobre el sulfuro de hidrógeno en el H 3 Forma S, y su análogo de deuterio D 3 S, que se vuelven superconductores a temperaturas relativamente altas de -77 y -107 ° C, respectivamente.
Esto es incluso cierto en comparación con los pioneros actuales, cerámicas que contienen cobre con temperaturas de transición que comienzan en aproximadamente -135 ° C. A pesar de una extensa investigación en sistemas de azufre / hidrógeno, Quedan muchas preguntas importantes. Más importante, El sulfuro de hidrógeno superconductor se producía previamente a partir de sulfuro de hidrógeno "normal", H 2 S, que se convirtió en un estado similar a un metal con una composición de H 3 S bajo presiones de aproximadamente 150 GPa (1,5 millones de bar). Estas muestras estaban inevitablemente contaminadas por impurezas empobrecidas en hidrógeno que pueden distorsionar los resultados experimentales. Para evitar esto, Los investigadores dirigidos por Vasily S. Minkov ahora han producido H estequiométrica 3 S calentando azufre elemental directamente con un exceso de hidrógeno (H 2 ) con un láser, bajo presión. También produjeron muestras hechas con deuterio (D 2 ) —Un isótopo de hidrógeno.
La causa de la temperatura de transición relativamente alta de H 3 S son sus átomos de hidrógeno, que resuenan con una frecuencia especialmente alta dentro de la red cristalina. Debido a que los átomos de deuterio son más pesados que el hidrógeno, resuenan más lentamente, por lo que se esperaban temperaturas de transición más bajas para D 3 S. El equipo del Instituto Max-Planck de Química (Mainz, Alemania), la Universidad de Chicago (EE. UU.), y el Centro de Investigaciones Nucleares de Soreq (Yavne, Israel) utilizó una variedad de métodos analíticos para refinar los diagramas de fase para H 3 S y D 3 S en relación con la presión y la temperatura, y arrojar luz adicional sobre sus propiedades superconductoras.
De 111 a 132 GPa y de 400 a 700 ° C, las síntesis producidas no metálicas, Estructuras eléctricamente aislantes (fases Cccm) que no se convierten en metal cuando se enfrían o presurizan más. Contienen H 2 (o D 2 ) unidades dentro de la estructura cristalina, que suprimen la superconductividad. Las estructuras superconductoras deseadas, fases cúbicas Im-3m, se obtuvieron mediante síntesis por encima de 150 GPa a 1200 a 1700 ° C. Son metálicos y brillantes con baja resistencia eléctrica. De 148 a 170 GPa, muestras de Im-3m-H 3 S tenía temperaturas de transición alrededor de -77 ° C. El d 3 Los análogos S tenían una temperatura de transición de aproximadamente -107 ° C a 157 GPa, que es significativamente más alto de lo esperado. La disminución de la presión conduce de forma reversible a una reducción abrupta de la temperatura de transición y a la pérdida de propiedades metálicas. Esto es causado por distorsiones romboédricas en la estructura cristalina (fase R3m). El calentamiento a presión transforma irreversiblemente la fase R3m en la fase Cccm. R3m es claramente una fase intermedia metaestable que solo ocurre durante la descomposición.
En el futuro, los investigadores esperan encontrar otros compuestos ricos en hidrógeno que puedan convertirse en metales sin altas presiones y convertirse en superconductores a temperatura ambiente.
