Los investigadores de Skoltech y sus colegas del MIPT y el Centro de Investigación Avanzada en Ciencia y Tecnología de Altas Presiones de China han explorado computacionalmente la estabilidad de los extraños compuestos de hidrógeno, lantano y magnesio que existen a presiones muy altas. Además de hacer coincidir las diversas combinaciones de tres elementos con las condiciones en las que son estables, el equipo descubrió cinco compuestos completamente nuevos de hidrógeno y magnesio o lantano únicamente.
Publicado en Materiales Hoy Física , el estudio es parte de la búsqueda en curso de superconductores a temperatura ambiente, cuyo descubrimiento tendría enormes consecuencias para la ingeniería energética, el transporte, las computadoras y más.
"En el sistema previamente inexplorado de hidrógeno, lantano y magnesio, encontramos LaMg3 H28 ser el superconductor "más caliente". Pierde resistencia eléctrica por debajo de –109°C, a aproximadamente 2 millones de atmósferas; no es un récord, pero tampoco está nada mal", comentó el investigador principal del estudio, el profesor Artem R. Oganov de Skoltech.
"Sin embargo, es importante destacar que también proporcionamos una nueva confirmación de la validez de una regla empírica que guía la búsqueda de superconductores de mayor temperatura. Este es el hallazgo central del artículo, junto con los cinco nuevos compuestos binarios, incluido el LaH13 y MgH38 . Se trata de composiciones muy exóticas para las que aún no se ha propuesto una explicación teórica."
"Además, propusimos un nuevo enfoque para estudiar espacios químicos muy grandes y demostramos su eficacia para el sistema La-Mg-H", dijo Ivan Kruglov, quien realizó este estudio en MIPT.
En cuanto a la regla empírica confirmada por el estudio, tiene que ver con la transferencia de electrones de los átomos del metal a los átomos de hidrógeno. Se cree que lo que promueve la superconductividad son los numerosos enlaces covalentes relativamente débiles entre muchos átomos de hidrógeno, conectados en una red 3D.
Sin embargo, un átomo de hidrógeno puede capturar hasta un electrón completo del lantano o del magnesio, convirtiéndolo en un ion hidruro negativo que no busca más enlaces químicos. Alternativamente, si el hidrógeno no obtiene electrones de los átomos metálicos, satisface esa necesidad formando H2. moléculas con otros átomos de hidrógeno.
"Resulta que un promedio de un tercio de un electrón por átomo de hidrógeno es el número mágico", dijo Oganov. "Cuanto más cerca, mejor para la superconductividad. Esto se ha observado desde hace algún tiempo, y nuestro estudio ofrece otra confirmación, esta vez en un sistema químico bastante complejo".
Más información: Grigoriy M. Shutov et al, Hidruros superconductores ternarios en el sistema La-Mg-H, Materials Today Physics (2023). DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101300
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo
