Cuando CsW2O6 se enfría por debajo de -58 ° C, Los triángulos moleculares forman átomos de tungsteno que están unidos entre sí por solo dos electrones. Sólo anteriormente se ha demostrado una unión similar en iones trihidrógeno en el espacio exterior. Crédito:Yoshihiko Okamoto
Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Nagoya en Japón ha detectado una configuración atómica muy inusual en un material a base de tungsteno. Hasta ahora, la configuración atómica solo se había visto en trihidrógeno, un ion que existe entre los sistemas estelares en el espacio. Los resultados, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , sugieren que estudios adicionales podrían revelar compuestos con propiedades electrónicas interesantes.
Los átomos que forman los seres humanos, los árboles y las mesas de la cocina generalmente se unen compartiendo electrones; piense en los electrones como el pegamento atómico de la vida. El físico aplicado de la Universidad de Nagoya, Yoshihiko Okamoto, y sus colegas han encontrado una versión muy inusual de este pegamento:una molécula triangular regular estaba formada por tres átomos unidos por dos electrones.
"Este tipo de enlace solo se había visto anteriormente en los iones de trihidrógeno que se encuentran en el material interestelar, ", dice Okamoto." Estábamos emocionados de ver esta configuración en un cristal de tungsteno enfriado ".
Las llamadas moléculas de tritungsteno se descubrieron en monocristales de óxido de tungsteno de cesio (CsW 2 O 6 ) enfriado por debajo de -58 ° C. CsW 2 O 6 Conduce electricidad a temperatura ambiente pero se convierte en un material aislante cuando se enfría por debajo de -58 ° C. Ha sido un desafío estudiar cómo cambia la estructura atómica de este tipo de material en respuesta a la temperatura. Para superar esto, Okamoto y sus colegas en Japón sintetizaron monocristales muy puros de CsW 2 O 6 y los bombardeó con rayos X a temperatura ambiente y -58 ° C.
Las moléculas de tungsteno en el cristal conductor forman redes tridimensionales de pirámides tetraédricas conectadas en sus esquinas, conocida como estructura de pirocloro. Los enlaces entre las moléculas se forman debido al intercambio simétrico de electrones entre ellas.
Sin embargo, cuando el compuesto se enfría, los electrones se reorganizan y dos tipos de átomos de tungsteno emergen dentro de los tetraedros, cada uno con una "valencia diferente, "o poder de enlace con otros átomos. Esto, Sucesivamente, distorsiona las longitudes de los enlaces de tungsteno con átomos de oxígeno en el compuesto, dando lugar a una forma más comprimida. En tono rimbombante, los átomos de tungsteno con valencia más baja forman triángulos pequeños y grandes en los lados de los tetraedros de tungsteno, con las moléculas de tritungsteno altamente inusuales que se forman en los triángulos pequeños. Los tres átomos de tungsteno que forman las puntas de estos triángulos comparten solo dos electrones entre ellos para mantenerlos unidos.
"Hasta donde sabemos, CsW 2 O 6 es el único ejemplo en el que este tipo de formación de enlaces, donde varios átomos comparten solo unos pocos electrones, aparece como una transición de fase, "dice Okamoto.
El equipo tiene como objetivo investigar más a fondo compuestos con estructuras de pirocloro, con el objetivo final de descubrir materiales con nuevas e interesantes propiedades.
