Estructura cristalina del decahidruro de torio, ThH10. Crédito:Dmitry Semenok et al./Materials Today
Un grupo de científicos dirigido por Artem Oganov de Skoltech y el Instituto de Física y Tecnología de Moscú, e Ivan Troyan del Instituto de Cristalografía de RAS ha logrado sintetizar decahidruro de torio (ThH 10 ), un nuevo material superconductor con una temperatura crítica muy alta de 161 kelvin. Los resultados de su estudio, con el apoyo de una subvención de la Russian Science Foundation, fueron publicados en la revista Materiales hoy .
Una propiedad verdaderamente notable de los materiales cuánticos, superconductividad es la pérdida completa de resistencia eléctrica en condiciones bastante específicas, y a veces muy duro, condiciones. A pesar del tremendo potencial de las computadoras cuánticas y los detectores de alta sensibilidad, la aplicación de superconductores se ve obstaculizada por el hecho de que sus valiosas propiedades se manifiestan típicamente a temperaturas muy bajas o presiones extremadamente altas.
Hasta hace poco, la lista de superconductores fue coronada por un cuprato que contiene mercurio, que se convierte en superconductor a 135 kelvins, o −138 grados Celsius. Este año, decahidruro de lantano, LaH 10 , estableció un nuevo récord de -13 C, que está muy cerca de la temperatura ambiente. Desafortunadamente, ese superconductor requiere presiones cercanas a los 2 millones de atmósferas, que difícilmente se puede mantener en aplicaciones de la vida real. Por lo tanto, los científicos continúan su búsqueda de un superconductor que conserve sus propiedades en condiciones estándar.
En 2018, Alexander Kvashnin, un investigador en el laboratorio de Oganov, predijo un nuevo material:polihidruro de torio, o ThH 10 —Con una temperatura crítica de -32 C, estable por debajo de 1 millón de atmósferas. En un estudio reciente, investigadores de Skoltech, MIPT, el Instituto de Cristalografía y el Instituto de Física Lebedev de la Academia de Ciencias de Rusia (RAS) han obtenido con éxito ThH 10 y estudió sus propiedades de transporte y superconductividad.
Los hallazgos del equipo corroboraron las predicciones teóricas, probando que ThH 10 existe a presiones superiores a 0,85 millones de atmósferas y exhibe una asombrosa superconductividad a alta temperatura. Los científicos solo pudieron determinar la temperatura crítica a 0,7 millones de atmósferas y encontraron que era −112 C, lo cual es consistente con la predicción teórica para ese valor de presión. Esto hace que ThH 10 uno de los superconductores de alta temperatura que bate récords.
"Teoría moderna, y en particular, el método USPEX desarrollado por mí y mis alumnos, una vez más mostró su asombroso poder predictivo, ", dijo el profesor Artem Oganov de Skoltech y MIPT, quien codirigió el estudio. "ThH 10 empuja los límites de la química clásica y posee propiedades únicas que fueron predichas teóricamente y recientemente confirmadas por experimentos. Más destacado, los resultados experimentales obtenidos por el laboratorio de Ivan Troyan son de muy alta calidad ".
"Descubrimos que la superconductividad predicha en teoría existe a −112 C y 0,7 millones de atmósferas, ", agregó el codirector del estudio, Ivan Troyan." Dada la fuerte coherencia entre la teoría y el experimento, Sería interesante comprobar si ThH 10 mostrará superconductividad hasta -30 C, −40 C y presiones más bajas según lo previsto ".
"El hidruro de torio es solo uno de los elementos de una clase grande y de rápido crecimiento de superconductores de hidruro, "dijo el primer autor del estudio, Ph.D. de Skoltech estudiante Dmitry Semenok. "Creo que en los próximos años, la superconductividad de hidruros se expandirá más allá del rango criogénico para encontrar aplicación en el diseño de dispositivos electrónicos ".
