Credito: Angewandte Chemie Edizione Internazionale
I fili superconduttori possono trasportare elettricità senza perdite. Ciò consentirebbe una minore produzione di energia, riducendo sia i costi che i gas serra. Sfortunatamente, estesi ostacoli di raffreddamento si frappongono, perché i superconduttori esistenti perdono la loro resistenza solo a temperature estremamente basse. Nel diario Angewandte Chemie , scienziato ha ora introdotto nuove scoperte sull'idrogeno solforato nell'H 3 forma S, e il suo analogo al deuterio D 3 S, che diventano superconduttori alle temperature relativamente elevate di -77 e -107 °C, rispettivamente.
Questo è vero anche rispetto agli attuali favoriti, ceramiche contenenti rame con temperature di transizione che iniziano a circa -135 °C. Nonostante le approfondite ricerche sui sistemi zolfo/idrogeno, rimangono molte domande importanti. Più importante, l'idrogeno solforato superconduttore era precedentemente prodotto da idrogeno solforato "normale", h 2 S, che è stato convertito in uno stato simile al metallo con una composizione di H 3 S a pressioni di circa 150 GPa (1,5 milioni di bar). Tali campioni sono stati inevitabilmente contaminati da impurità impoverite dall'idrogeno che possono distorcere i risultati sperimentali. Per evitare questo, i ricercatori guidati da Vasily S. Minkov hanno ora prodotto H . stechiometrico 3 S riscaldando lo zolfo elementare direttamente con un eccesso di idrogeno (H 2 ) con un laser, sotto pressione. Hanno anche prodotto campioni realizzati con deuterio (D 2 )—un isotopo dell'idrogeno.
La causa della temperatura di transizione relativamente alta di H 3 S sono i suoi atomi di idrogeno, che risuonano con una frequenza particolarmente alta all'interno del reticolo cristallino. Poiché gli atomi di deuterio sono più pesanti dell'idrogeno, risuonano più lentamente, quindi si prevedevano temperature di transizione più basse per D 3 S. Il team del Max-Planck Institute for Chemistry (Magonza, Germania), l'Università di Chicago (USA), e il Centro di ricerca nucleare Soreq (Yavne, Israele) ha utilizzato una varietà di metodi analitici per perfezionare i diagrammi di fase per H 3 S e D 3 S in relazione a pressione e temperatura, e per gettare ulteriore luce sulle loro proprietà superconduttive.
Da 111 a 132 GPa e da 400 a 700 °C, le sintesi prodotte non metalliche, strutture elettricamente isolanti (fasi Cccm) che non diventano metallo quando raffreddate o pressurizzate ulteriormente. Contengono H 2 (o D 2 ) unità all'interno della struttura cristallina, che sopprimono la superconduttività. Le strutture superconduttrici desiderate, fasi cubiche Im-3m, sono stati ottenuti mediante sintesi superiori a 150 GPa a 1200-1700 °C. Sono metallici e lucidi con bassa resistenza elettrica. Da 148 a 170 GPa, campioni di Im-3m-H 3 S aveva temperature di transizione intorno a -77 °C. il D 3 Gli analoghi S avevano una temperatura di transizione di circa -107 °C a 157 GPa, che è significativamente più alto del previsto. La diminuzione della pressione in modo reversibile porta ad una brusca riduzione della temperatura di transizione e alla perdita delle proprietà metalliche. Ciò è causato da distorsioni romboedriche nella struttura cristallina (fase R3m). Il riscaldamento in pressione trasforma irreversibilmente la fase R3m nella fase Cccm. R3m è chiaramente una fase intermedia metastabile che si verifica solo durante la decomposizione.
Nel futuro, i ricercatori sperano di trovare altri composti ricchi di idrogeno che possono essere convertiti in metalli senza alte pressioni e diventare superconduttori a temperatura ambiente.
