I ricercatori dell'Università di Bayreuth hanno compiuto un importante passo avanti scientifico identificando nuovi composti ittrio-idrogeno, una scoperta che ha gravi implicazioni per la ricerca sulla superconduttività ad alta pressione. La superconduttività ad alta pressione si riferisce alla proprietà dei materiali di diventare superconduttori, il che significa che conducono corrente elettrica senza resistenza quando esposti a determinate condizioni di pressione. Lo studio è pubblicato su Science Advances .
È noto che diversi superidruri di terre rare sono superconduttori a temperatura prossima a quella ambiente ad alte pressioni. I materiali superconduttori consentono alla corrente di fluire senza alcuna resistenza. Nella maggior parte dei casi sono prodotti di reazioni chimiche realizzate nelle celle dell'incudine di diamante a pressioni e temperature estreme.
La loro fase e composizione chimica sono spesso sconosciute, rendendo le affermazioni sulla superconduttività non del tutto giustificate, poiché la temperatura critica misurabile (TC ), che è la temperatura al di sotto della quale la resistività elettrica del materiale scende a zero, dipende da molti fattori, tra cui la purezza di fase del campione e il contenuto di idrogeno negli idruri. Pertanto, l'esistenza di superconduttori ad alta pressione a temperatura prossima a quella ambiente è ancora sotto esame.
L'uso del metodo moderno della cosiddetta diffrazione di raggi X monocristallino di sincrotrone da campioni microcristallini multifase, sviluppato nel gruppo della Prof.ssa Natalia Dubrovinskaia e del Prof. Leonid Dubrovinsky presso l'Università di Bayreuth, ha permesso di svelare la complessità chimica e ricchezza del sistema ittrio-idrogeno in condizioni di alta pressione e temperatura elevata.
A pressioni fino a circa 170 GPa, Ph.D. la studentessa Alena Aslandukova e i coautori hanno identificato cinque nuovi idruri di ittrio con strutture uniche. Questi composti sono stati sintetizzati in celle a incudine di diamante attraverso il riscaldamento laser di campioni YH (ittrio con borano di ammonio ricco di idrogeno o olio di paraffina) fino a 3.500 K.
La diffrazione dei raggi X da cristallo singolo fornisce preziose informazioni sulla disposizione degli atomi di ittrio nelle strutture cristalline di queste fasi appena scoperte. Il contenuto di idrogeno è stato stimato utilizzando relazioni empiriche e calcoli ab initio che hanno rivelato la composizione specifica per ciascun composto, indicando la ricchezza del sistema YH e la diversità degli idruri di ittrio in condizioni di alta pressione.
"Lo studio sottolinea la complessità del sistema ittrio-idrogeno e il suo carattere multifase ad alta pressione", spiega Aslandukova. "I risultati forniscono un contributo significativo alla nostra comprensione del comportamento dei materiali in condizioni estreme e della natura degli idruri potenzialmente superconduttori."
Ulteriori informazioni: Alena Aslandukova et al, Diversa chimica ad alta pressione nei sistemi Y-NH 3 BH 3 e olio di paraffina Y, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl5416
Informazioni sul giornale: La scienza avanza
Fornito dall'Università di Bayreuth
