En colaboración con científicos de la Universidad de Jilin en China, un grupo de investigadores de Skoltech dirigido por el profesor Artem R. Oganov descubrió un compuesto único:hidruro de estroncio SrH₂₂ . Tiene el contenido de hidrógeno más alto conocido hasta ahora y es estable a presiones de 80 a 140 gigapascales (alrededor de un millón de atmósferas). El compuesto obtenido tiene hidrógenos móviles, capaces de transportar carga.

La "caza" de polihidruros, compuestos con alto contenido de hidrógeno, comenzó en 2015, cuando un grupo de científicos de Alemania demostró experimentalmente que, a una presión de 150 gigapascales, el hidruro de azufre H₂ S se transforma en un nuevo compuesto:trihidruro de azufre H₃ S, que resultó ser un superconductor de alta temperatura, perdiendo resistencia eléctrica a una temperatura récord de 203 Kelvin (-70 grados Celsius). Este fue un aumento de temperatura bastante significativo en comparación con los superconductores conocidos anteriormente.

"El objetivo final de estudiar estos compuestos 'extraños' es determinar cuáles son superconductores a temperatura cercana a la ambiente y al menos a alta, o mejor aún, a baja presión. Algunos de los mejores superconductores de alta temperatura conocidos hasta la fecha, como el YH ₆ y (La,Y)H₁₀ , han sido estudiados en nuestro laboratorio, utilizando el algoritmo USPEX", dice el profesor de Skoltech Artem R. Oganov, el creador de un algoritmo único para predecir estructuras cristalinas. Para cualquier combinación de elementos químicos, determina cuál es su los compuestos son estables y qué estructuras forman.

En el nuevo trabajo, los científicos recurrieron al estroncio para ver si puede formar polihidruros estables. El algoritmo USPEX predijo teóricamente que el compuesto estable SrH₂₂ debe existir a presiones de 80 a 140 GPa. Un grupo de investigación de los profesores Xiaoli Huang y Tian Cui de la Universidad de Jilin realizó un experimento sobre la síntesis de polihidruros de estroncio, dopando hidrógeno molecular con estroncio, lo que significa agregar una pequeña cantidad de este metal como impureza. Para confirmar la formación de polihidruro de estroncio estable en el experimento, se examinó su red cristalina mediante análisis de difracción de rayos X. El patrón resultante correspondía completamente a la estructura cristalina de SrH₂₂ .

"El experimento y la teoría se complementan entre sí. El enfoque experimental basado en la difracción de rayos X no puede determinar la disposición espacial de los átomos de hidrógeno. Pero la teoría puede predecir no solo su ubicación, sino también la dinámica, las cargas y las propiedades de transporte. En nuestro estudio, descubrió que los átomos de estroncio están dispuestos de una manera muy ordenada, mientras que los átomos de hidrógeno están 'esparcidos' en el espacio, en constante movimiento y, en general, actúan más como líquidos", dice Skoltech Ph.D. estudiante, el primer autor del artículo, Dmitrii Semenok.

El polihidruro de estroncio SrH₂₂ confirmado experimentalmente , el compuesto más rico en hidrógeno conocido hasta la fecha, consiste en H₂ moléculas distribuidas alrededor de una subred de estroncio altamente organizada. Además, la alta movilidad del hidrógeno hace que SrH₂₂ un buen conductor iónico, lo que abre la posibilidad de utilizarlo para transformaciones electroquímicas a alta presión. Esto permitirá obtener nuevos polihidruros valiosos que no se pueden sintetizar directamente a partir de metales e hidrógeno. Otra posible aplicación de este descubrimiento es el diseño de nuevos compuestos para baterías de hidrógeno.

"Uno puede imaginar que tenemos una caja de piezas de Lego, excavamos en ellas e intentamos averiguar qué piezas se adaptarán a nuestras necesidades. Descubrimos que los elementos del segundo y tercer grupo de la Tabla Periódica son los más favorables para el formación de superconductores de alta temperatura, el estroncio es uno de ellos, pero ahora vemos que en su forma pura no es del todo adecuado, sin embargo, sus hidruros son muy interesantes desde el punto de vista químico, y si se dopa con otros metales con más electrones —itrio, circonio, titanio— es posible obtener superconductividad a alta temperatura. Entonces, estudiamos la 'pieza de Lego' correspondiente y nos dimos cuenta de que no encaja sola, pero si se combina con alguna otra, podría funcionar". explica Oganov. + Explora más

Los científicos encuentran una regla para predecir nuevos hidruros metálicos superconductores