Hidritos de oro ternario: Rutas hacia compuestos estables y potencialmente superconductores

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• Investigación de la superconductividad

Sus antecedentes:

• Anteriormente se descubrió que los hidruros binarios de oro (AuH_n) eran teóricamente inestables a presiones por debajo de 300 GPa.
• La búsqueda de compuestos estables que contengan oro requiere explorar nuevas composiciones y estructuras químicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la estabilidad teórica y las propiedades de los nuevos compuestos de hidruro de oro.
• Explorar el potencial de superconductividad de estos nuevos materiales, especialmente en condiciones ambientales.

Principales métodos:

• Se emplearon métodos computacionales de ciencia de los materiales para predecir la estabilidad y las propiedades electrónicas de varias estructuras de hidruro de oro.
• Los cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) se utilizaron para analizar el enlace, las estructuras de banda electrónica y las propiedades del fonón.
• Se exploró la sustitución sistemática de metales alcalinos y de tierra alcalina para ajustar las propiedades del material.

Principales resultados:

• Se predijeron dihidritos de oro alcalino estables (AAuH₂), con compuestos de potasio, rubidio y cesio que muestran estabilidad termodinámica.
• Estos compuestos estables contienen la unidad molecular AuH2 y son semiconductores a 1 atm.
• Bajo compresión, algunos dihidritos de oro alcalino forman láminas AuHAu superconductoras metálicas.
• Los compuestos sustituidos por tierra alcalina, AE ((AuH ₂) ₂, con bario y estroncio son marginalmente metálicos a 1 atm.
• Estos compuestos de tierra alcalina exhiben altas temperaturas de transición superconductoras debido al acoplamiento electrón-fonón favorable.

Conclusiones:

• La introducción de metales alcalinos como reductores estabiliza los hidritos de oro, superando las limitaciones teóricas anteriores.
• Se han identificado nuevos materiales semiconductores e hidruro metálico de oro, con potencial de superconductividad.
• La sustitución de la tierra alcalina ofrece una ruta prometedora para lograr superconductividad ambiental o casi ambiental en materiales a base de oro.