Cientistas russos e chineses estão à procura de supercondutividade em “sala”

O efeito da supercondutividade promete uma transmissão qualitativamente diferente de eletricidade, quando praticamente não haverá perdas de transporte pelas redes de transmissão. Um obstáculo a esse caminho continua sendo a necessidade de resfriamento significativo de materiais para o aparecimento de supercondutividade. Idealmente, é necessário encontrar metais nos quais a supercondutividade se manifeste à temperatura ambiente. Alguns dias atrás, um grupo de cientistas russos e chineses deu um passo nessa direção.

Cientistas da Skolkovo e da Universidade de Jilin (China) conseguiram criar um composto que não pode ser previsto ou descrito pela química clássica. Em uma série de experimentos, um composto de hidrogênio foi obtido com praseodímio, um metal do grupo lantanídeo. Compostos ou hidretos de hidrogênio, como geralmente se acredita na última década e meia, podem ser excelentes supercondutores. Aqui você só pode obter hidrogênio metálico sob condições de tremenda pressão acima de 4 milhões de atmosferas.
No experimento, o praseodímio metálico foi colocado em um meio cheio de hidrogênio e comprimido entre duas bigornas em forma de cone de diamante. Nesse caso, a amostra foi aquecida usando um laser. Sob aquecimento e pressão de 40 GPa, as substâncias reagiram e o composto PrH3 desejado é obtido. Um problema, nessas condições, as bigornas de diamante reagem com o hidrogênio e podem ser destruídas.
Para evitar a destruição de uma ferramenta de diamante, os cientistas trocaram hidrogênio puro por um composto como o borano de amônio. Esta substância contém muito hidrogênio, que é liberado durante o aquecimento e se une ao praseodímio. Somente no processo de síntese você obteve o composto PrH9 com um número muito maior de átomos de hidrogênio do que o praseodímio pode conter na estrutura da química clássica. Tais moléculas “impossíveis” são descritas usando química “quântica”.
“Formalmente, a estrutura eletrônica do átomo de praseodímio não permite formar um número tão grande de ligações com outros átomos. No entanto, a existência de tais compostos “errados” pode ser prevista por cálculos quânticos complexos e confirmada por experimentos “.
A obtenção do PrH9 não foi uma surpresa. Anteriormente, os cientistas sintetizavam compostos de hidrogênio com lantânio – um metal do mesmo grupo. No entanto, o estudo do novo composto revelou uma característica interessante. Verificou-se que o hidreto de praseodímio transita para o estado de um supercondutor a uma temperatura de -264 ° C, que é muito mais baixa que a temperatura supercondutora do hidreto de lantânio LaH10. Em outras palavras, moléculas de estrutura semelhante se comportaram de maneira imprevisível.
Acontece que os átomos de praseodímio, além de serem doadores de elétrons, ainda carregam pequenos momentos magnéticos que suprimem a supercondutividade. Esse fenômeno leva ao fato de que a temperatura da aparência da supercondutividade diminui. O efeito, à primeira vista, é negativo, porque precisamos aumentar a temperatura da supercondutividade. Mas o fenômeno revelado indica claramente com quais metais é melhor lidar, a fim de procurar por supercondutividade “ambiente”, e quais não são.
Em particular, para isso é melhor usar metais do “cinto de labilidade” localizado entre os grupos II e III da tabela periódica, e dos lantanídeos o mais próximo do “cinto de labilidade” é o lantânio e o cério. Estamos aguardando novos experimentos.
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