16.09.2020 - Max-Planck-Institut für Chemie

En el camino hacia los conductores del futuro

Superconductividad en el sulfuro de hidrógeno

Los cables superconductores pueden transportar electricidad sin pérdida. Esto permitiría una menor producción de energía, reduciendo tanto los costos como los gases de efecto invernadero. Desafortunadamente, el enfriamiento extensivo se interpone, porque los superconductores existentes sólo pierden su resistencia a temperaturas extremadamente bajas. En la revista Angewandte Chemie, los científicos han presentado ahora nuevos hallazgos sobre el sulfuro de hidrógeno en la forma H(3)S, y su análogo del deuterio D(3)S, que se convierten en superconductores a las relativamente altas temperaturas de -77 y -107 °C, respectivamente.

Esto es incluso cierto en comparación con los actuales precursores, las cerámicas con contenido de cobre con temperaturas de transición que comienzan a unos -135 °C. A pesar de las extensas investigaciones sobre los sistemas de azufre/hidrógeno, aún quedan muchas cuestiones importantes por resolver. La más importante es que el sulfuro de hidrógeno superconductor se producía anteriormente a partir del sulfuro de hidrógeno "normal", H(2)S, que se convertía en un estado similar al de un metal con una composición de H(3)S bajo presiones de alrededor de 150 GPa (1,5 millones de bares). Esas muestras estaban inevitablemente contaminadas por impurezas agotadas por el hidrógeno que pueden distorsionar los resultados experimentales. Para evitar esto, los investigadores dirigidos por Vasily S. Minkov han producido ahora H(3)S estequiométrico calentando el azufre elemental directamente con un exceso de hidrógeno (H(2)) con un láser, bajo presión. También produjeron muestras hechas con deuterio (D(2)), un isótopo de hidrógeno.

La causa de la relativamente alta temperatura de transición del H(3)S son sus átomos de hidrógeno, que resuenan con una frecuencia especialmente alta dentro de la red cristalina. Debido a que los átomos de deuterio son más pesados que los de hidrógeno, resuenan más lentamente, por lo que se esperaban temperaturas de transición más bajas para el D(3)S. El equipo del Instituto Max-Planck de Química (Maguncia, Alemania), la Universidad de Chicago (EE.UU.) y el Centro de Investigaciones Nucleares Soreq (Yavne, Israel) utilizó una variedad de métodos analíticos para perfeccionar los diagramas de fase para el H(3)S y el D(3)S en relación con la presión y la temperatura, y para arrojar luz adicional sobre sus propiedades superconductoras.

A 111 a 132 GPa y 400 a 700 °C, las síntesis produjeron estructuras no metálicas, aislantes de la electricidad (fases Cccm) que no se convierten en metal cuando se enfrían o se presurizan más. Contienen unidades H(2) (o D(2)) dentro de la estructura cristalina, que suprimen la superconductividad. Las estructuras superconductoras deseadas, fases cúbicas de Im-3m, se obtuvieron mediante síntesis por encima de 150 GPa a 1200 a 1700 °C. Son metálicas y brillantes con baja resistencia eléctrica. Entre 148 y 170 GPa, las muestras de Im-3m-H(3)S tuvieron temperaturas de transición alrededor de -77 °C. Los análogos del D(3)S tuvieron una temperatura de transición de alrededor de -107 °C a 157 GPa, lo que es significativamente más alto de lo esperado. La disminución de la presión lleva reversiblemente a una reducción abrupta de la temperatura de transición y a la pérdida de las propiedades metálicas. Esto es causado por las distorsiones romboédricas en la estructura cristalina (fase R3m). El calentamiento bajo presión transforma irreversiblemente la fase R3m en la fase Cccm. R3m es claramente una fase intermedia metaestable que sólo ocurre durante la descomposición.

En el futuro, los investigadores esperan encontrar otros compuestos ricos en hidrógeno que puedan ser convertidos en metales sin altas presiones y que se conviertan en superconductores a temperatura ambiente.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Max-Planck-Institut für Chemie

Recommiende artículo PDF / Imprimir artículo

Compartir

Hechos, antecedentes, expedientes
  • superconductores
  • superconductividad
  • ácido sulfhídrico
Más sobre MPI für Chemie
  • Noticias

    Cómo afecta el ser humano al aire interior

    Los seres humanos emiten cantidades importantes de compuestos químicos en los ambientes interiores. Varios estudios publicados por científicos del Instituto Max Planck de Química muestran ahora hasta qué punto influimos en el aire de los espacios cerrados. El cuerpo humano puede tener un fu ... más

    Localización de contaminantes del espacio

    Los óxidos de nitrógeno (NO y NO2) contribuyen en gran medida a la contaminación del aire. Para poder predecir con precisión la calidad del aire y desarrollar estrategias para reducir la contaminación, se necesitan datos precisos sobre las emisiones. Las mediciones satelitales diarias puede ... más

Más sobre University of Chicago
Más sobre Angewandte Chemie
  • Noticias

    Producción de hidrógeno más barata

    La producción de hidrógeno electrolítico alimentado por energías renovables se considera un medio ecológico para mejorar los problemas climáticos y energéticos mundiales. En la revista Angewandte Chemie, un equipo de investigación ha presentado un material novedoso y barato para electrodos ... más

    Superar la falsa actividad óptica

    Muchos productos naturales son moléculas orgánicas complicadas. A pesar de esta complejidad, los científicos suelen ser capaces de investigarlos mediante técnicas espectroscópicas. Sin embargo, un equipo de investigadores ha descubierto ahora que hay que tener cuidado al utilizar la espectr ... más

    Paso de electrones

    Las transferencias de carga fotoinducidas son una interesante propiedad electrónica del azul de Prusia y de algunos compuestos de estructura análoga. Un equipo de investigadores ha logrado dilucidar los procesos ultrarrápidos de la transferencia de carga inducida por la luz entre el hierro ... más