In collaborazione con gli scienziati della Jilin University in Cina, un gruppo di ricercatori Skoltech guidati dal professor Artem R. Oganov ha scoperto un composto unico:l'idruro di stronzio SrH₂₂ . Ha il più alto contenuto di idrogeno finora conosciuto ed è stabile a pressioni di 80–140 gigapascal (circa un milione di atmosfere). Il composto ottenuto ha idrogeni mobili, in grado di trasportare carica.

La "caccia" ai poliidruri, composti ad alto contenuto di idrogeno, è iniziata nel 2015, quando un gruppo di scienziati tedeschi ha dimostrato sperimentalmente che a una pressione di 150 gigapascal, l'idruro di zolfo H₂ S si trasforma in un nuovo composto:triidruro di zolfo H₃ S, che si è rivelato essere un superconduttore ad alta temperatura, perdendo resistenza elettrica a una temperatura record di 203 Kelvin (-70 gradi Celsius). Questo è stato un aumento abbastanza significativo della temperatura rispetto ai superconduttori precedentemente noti.

"L'obiettivo finale dello studio di questi 'strani' composti è quello di determinare quelli che sono superconduttori vicino alla temperatura ambiente e almeno ad alta, o meglio ancora, a bassa pressione. Alcuni dei migliori superconduttori ad alta temperatura conosciuti fino ad oggi, come YH ₆ e (La,Y)H₁₀ , sono stati studiati nel nostro laboratorio, utilizzando l'algoritmo USPEX", afferma il professor Artem R. Oganov di Skoltech, il creatore di un algoritmo unico nel suo genere per la previsione delle strutture cristalline. Per qualsiasi combinazione di elementi chimici, determina quale sia la loro i composti sono stabili e quali strutture formano.

Nel nuovo lavoro, gli scienziati si sono rivolti allo stronzio per vedere se può formare poliidridi stabili. L'algoritmo USPEX prevedeva teoricamente che il composto stabile SrH₂₂ dovrebbe esistere a pressioni di 80–140 GPa. Un gruppo di ricerca dei professori Xiaoli Huang e Tian Cui dell'Università di Jilin ha condotto un esperimento sulla sintesi di poliidruri di stronzio, drogando l'idrogeno molecolare con lo stronzio, il che significa aggiungere una piccola quantità di questo metallo come impurità. Per confermare la formazione di poliidruro di stronzio stabile nell'esperimento, il suo reticolo cristallino è stato esaminato mediante analisi di diffrazione di raggi X. Il pattern risultante corrispondeva pienamente alla struttura cristallina di SrH₂₂ .

"L'esperimento e la teoria si completano a vicenda. L'approccio sperimentale basato sulla diffrazione dei raggi X non può determinare la disposizione spaziale degli atomi di idrogeno. Ma la teoria può predire non solo la loro posizione, ma anche la dinamica, le cariche e le proprietà di trasporto. Nel nostro studio, noi scoperto che gli atomi di stronzio sono disposti in modo altamente ordinato, mentre gli atomi di idrogeno sono "sparpagliati" nello spazio, si muovono costantemente e in generale si comportano più come liquidi", afferma Skoltech Ph.D. studente, il primo autore dell'articolo, Dmitrii Semenok.

Il poliidruro di stronzio confermato sperimentalmente SrH₂₂ , il composto più ricco di idrogeno conosciuto fino ad oggi, è costituito da H₂ molecole distribuite attorno a un sottoreticolo di stronzio altamente organizzato. Inoltre, l'elevata mobilità dell'idrogeno rende SrH₂₂ un buon conduttore ionico, aprendo la possibilità di usarlo per trasformazioni elettrochimiche ad alta pressione. Ciò consentirà di ottenere nuovi preziosi poliidridi che non possono essere sintetizzati direttamente dai metalli e dall'idrogeno. Un'altra possibile applicazione di questa scoperta è la progettazione di nuovi composti per batterie all'idrogeno.

"Si può immaginare di avere una scatola di parti Lego, le scaviamo e cerchiamo di capire quali parti si adattano alle nostre esigenze. Abbiamo scoperto che gli elementi del secondo e terzo gruppo della Tavola Periodica sono i più favorevoli per il formazione di superconduttori ad alta temperatura. Lo stronzio è uno di questi, ma ora vediamo che nella sua forma pura non è proprio adatto. Eppure i suoi idruri sono molto interessanti dal punto di vista chimico, e se drogato con altri metalli con più elettroni —ittrio, zirconio, titanio—potrebbe essere possibile ottenere la superconduttività ad alta temperatura. Quindi, abbiamo studiato il corrispondente "pezzo Lego" e ci siamo resi conto che non si adatta da solo, ma se combinato con qualche altro, potrebbe funzionare ". Spiega Oganov. + Esplora ulteriormente

Gli scienziati trovano una regola per prevedere nuovi idruri metallici superconduttori