domingo, 6 de julho de 2014

Descoberto novo supercondutor orgânico a altas pressões (a single-component molecular superconductor)





http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja503690m


Três décadas atrás, os pesquisadores descobriram que certas moléculas orgânicas tornam-se supercondutoras a baixas temperaturas. Essa descoberta provocou inúmeras investigações sobre as propriedades destes materiais. Apesar dos importantes progressos recentes, os químicos permanecem intrigados com um aspecto: todos os supercondutores moleculares conhecidos precisam da ação cooperativa de duas ou mais espécies moleculares diferentes para mover elétrons sem resistência. Recentemente, porém, pesquisadores descobriram o primeiro supercondutor molecular contendo apenas um componente.
Cristais orgânicos supercondutores são projetados em torno do princípio da transferência de carga, onde fortes interações entre grupos 'doadores' e 'receptores' movem elétrons através de ligações de carbono normalmente isolante. Submetendo o sistema de transferência de carga a altas pressões, é possível anular a resistência elétrica em temperaturas próximas do zero absoluto.
Os supercondutores moleculares contendo grupos doadores e receptores de elétrons são normalmente compostos iônicos individuais. No entanto, a equipe de Kobayashi liderou recentemente investigações sobre complexos de metal-ditiolato que contêm um sistema de transferência de carga completa em uma única molécula. Estes cristais, em que um átomo central de ouro ou níquel é flanqueado em ambos os lados por anéis aromáticos doadores, possuem alta condutividade intrínseca e exibem comportamento metálico a temperaturas baixas.
Depois de explorar inúmeros derivados sintéticos de ditiolato-metal, eles encontraram um composto promissor, nickel bis (trifluoromethyl) tetrathiafulvalenedithiolate (Ni(hfdt)2). Esta molécula com grupos terminais fluorados volumosos em seus anéis desencadeiam empilhamento de camada em duas dimensões, um arranjo cristalino altamente favorável para a condutividade.
Depois de manipular cuidadosamente cristais feitos sob medida, a equipe mediu seu comportamento elétrico em função da pressão e temperatura. A uma pressão de 8.1 gigapascais, eles descobriram que a resistividade cai abruptamente a zero, a uma temperatura de 5,5 Kelvin. Cálculos teóricos confirmaram os dados experimentais, revelando o ponto crítico em que a pressão converte o Ni(hfdt)2 de isolante para supercondutor.
“Este composto simples, não só tem o potencial de trazer avanços em dispositivos orgânicos de estado sólido, mas também irá ajudar na concepção de novos sistemas supercondutores”, diz Cui.




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