Onderzoekers van de Universiteit van Bayreuth hebben een belangrijke wetenschappelijke doorbraak bereikt door nieuwe yttrium-waterstofverbindingen te identificeren, een ontdekking die ernstige gevolgen heeft voor het onderzoek naar hogedruk-supergeleiding. Hogedruk-supergeleiding verwijst naar de eigenschap van materialen om supergeleidend te worden, wat betekent dat ze elektrische stroom zonder weerstand geleiden wanneer ze worden blootgesteld aan bepaalde drukomstandigheden. Het onderzoek is gepubliceerd in Science Advances .

Van verschillende superhydriden van zeldzame aardmetalen is bekend dat ze bij hoge druk supergeleiders zijn die bijna op kamertemperatuur zijn. Supergeleidende materialen laten stroom stromen zonder enige weerstand. In de meeste gevallen zijn het producten van chemische reacties die worden gerealiseerd in diamanten aambeeldcellen bij extreme druk en temperaturen.

Hun fase- en chemische samenstellingen zijn vaak onbekend, waardoor beweringen over supergeleiding niet helemaal gerechtvaardigd zijn, aangezien de meetbare kritische temperatuur (T_C ), de temperatuur waaronder de elektrische weerstand van het materiaal tot nul daalt, hangt van veel factoren af, waaronder de fasezuiverheid van het monster en het waterstofgehalte in hydriden. Daarom wordt het bestaan ​​van hogedruksupergeleiders op bijna kamertemperatuur nog steeds onderzocht.

Het gebruik van de moderne methode van zogenaamde synchrotron monokristallijne röntgendiffractie van meerfasige microkristallijne monsters, ontwikkeld in de groep van prof. Natalia Dubrovinskaia en prof. Leonid Dubrovinsky aan de Universiteit van Bayreuth, maakte het ontrafelen van de chemische complexiteit mogelijk. en rijkdom van het yttrium-waterstofsysteem onder hoge druk en hoge temperaturen.

Bij drukken tot ongeveer 170 GPa heeft Ph.D. student Alena Aslandukova en co-auteurs identificeerden vijf nieuwe yttriumhydriden met unieke structuren. Deze verbindingen werden gesynthetiseerd in diamanten aambeeldcellen door laserverhitting van Y-H-monsters (yttrium met waterstofrijk ammoniakboraan of paraffineolie) tot 3.500 K.

Röntgendiffractie met één kristal biedt waardevol inzicht in de rangschikking van yttriumatomen in de kristalstructuren van deze nieuw ontdekte fasen. Het waterstofgehalte werd geschat met behulp van empirische relaties en ab initio-berekeningen die de specifieke samenstelling van elke verbinding onthulden, wat wijst op de rijkdom van het Y-H-systeem en de diversiteit van yttriumhydriden onder hoge druk.

"De studie benadrukt de complexiteit van het yttrium-waterstofsysteem en het meerfasige karakter ervan bij hoge druk", legt Aslandukova uit. "De resultaten leveren een belangrijke bijdrage aan ons begrip van materiaalgedrag onder extreme omstandigheden en de aard van potentieel supergeleidende hydriden."

Meer informatie: Alena Aslandukova et al, Diverse hogedrukchemie in Y-NH 3 BH 3- en Y-paraffineoliesystemen, Wetenschappelijke vooruitgang (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl5416

Journaalinformatie: Wetenschappelijke vooruitgang

Aangeboden door de Universiteit van Bayreuth