Pesquisadores descobrem hidreto de estanho com propriedades de metal estranho

30 de agosto de 2023

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pelo Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia

Cientistas da Skoltech, do Instituto Shubnikov de Cristalografia e do Centro de Pesquisa Avançada em Ciência e Tecnologia de Alta Pressão (HPSTAR) em Pequim, China, estão explorando a supercondutividade de polihidretos – compostos de metais e hidrogênio formados em alta pressão. Espera-se que esses compostos funcionem em temperaturas mais altas do que os supercondutores cuprato.

Juntamente com colegas de outros institutos de investigação líderes na Rússia, China, Alemanha e EUA, a equipa publicou recentemente um artigo na Advanced Science, onde introduz hidretos de estanho até então desconhecidos.

Supercondutividade refere-se à condução de eletricidade sem perdas ou resistência. Os supercondutores simplificam enormemente a transmissão de eletricidade e são usados ​​em avanços tecnológicos – por exemplo, em grandes ímãs e computadores quânticos que são milhões de vezes mais rápidos na resolução de tarefas que vão além da capacidade de um computador normal. Agora, porém, esta tecnologia é altamente cara porque os supercondutores funcionam apenas a temperaturas muito baixas – principalmente, abaixo de -196°C.

"Depois que novos materiais com temperaturas críticas quase recordes, como H3S ou LaH10, foram descobertos, a supercondutividade de hidretos de alta temperatura começou a ganhar interesse. Neste contexto, é importante compreender e analisar mecanismos físicos de condutividade e supercondutividade em hidretos, bem como a estrutura de novos materiais, caso contrário, podemos obter dados imprecisos. Nossos estudos abordam essa questão com sucesso", afirma o coautor do estudo, professor assistente do Centro de Projetos para Transição Energética Alexander Kvashnin.

A equipe de pesquisa da Skoltech e do Centro de Pesquisa Avançada em Ciência e Tecnologia de Alta Pressão (HPSTAR) em Pequim realiza experimentos para alcançar a supercondutividade à temperatura ambiente. "Anteriormente, estudamos polihidretos supercondutores de tório, ítrio, cério, lantânio-ítrio e lantânio-cério à pressão de até 2 milhões de atmosferas. A temperatura máxima que conseguimos atingir foi de cerca de 253 graus Kelvin (aproximadamente -20° C)", diz um coautor do estudo e graduado pela Skoltech, pós-doutorado no Centro de Pesquisa Avançada em Ciência e Tecnologia de Alta Pressão (HPSTAR) em Pequim, Dmitrii Semenok.

No novo artigo, os pesquisadores estudaram a interação química entre o estanho (Sn) e o hidrogênio (H2) sob a pressão de 1,8 a 2,4 milhões de atmosferas por meio de medições de transporte elétrico e cristal único de raios X síncrotron e difração de pó.

"Para os experimentos, usamos células de bigorna de diamante de alta pressão com duas bigornas de diamante que se pressionam com força uma contra a outra. Colocamos uma pequena amostra do material estudado entre elas - neste caso, o material era estanano líquido, um hidreto molecular de estanho SnH4: Quando os diamantes são prensados, uma área de 50 micrômetros sofre uma pressão bastante elevada – de 2 a 2,5 milhões de atmosferas.

"Como resultado, as propriedades da substância mudam e novos compostos de estanho e hidrogênio aparecem. O líquido transparente SnH4 se transforma em um semicondutor, depois em metal e, mais tarde, em supercondutor com temperatura crítica de 72 Kelvins. As propriedades de transporte elétrico foram analisadas com fios metálicos pulverizado nas bigornas de diamante e passando uma corrente elétrica pela amostra. Estudamos a estrutura de novos hidretos de estanho usando cristal único e difração de raios X em pó, "descreve Semenok.