Impulsando efectos barocalóricos en un complejo de cruce de espín molecular a bajas presiones
Jinyoung Seo1, Jason D Braun1, Vidhya M Dev1
1Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138, United States.
Se observaron efectos barocalóricos gigantescos en un complejo molecular de hierro impulsado por transiciones de cruce de espín inducidas por presión. Este descubrimiento ofrece una vía prometedora para desarrollar refrigerantes de estado sólido eficientes.
Área de la Ciencia:
- Ciencias de los materiales
- La termodinámica
- Física del estado sólido
Sus antecedentes:
- Los efectos barocalóricos, los cambios térmicos del material por presión, muestran potencial para los refrigerantes en estado sólido.
- El enfriamiento barocalórico eficiente requiere materiales con transiciones de fase de estado sólido reversibles de alta entropía provocadas por pequeños cambios de presión.
Objetivo del estudio:
- Investigar las transiciones de cruce de espín (SCO) inducidas por la presión en Fe[HB{\text{t}{t}{t}{t}{t}}{t}{t}{t}{t}}{t}{t}{t}{t}{t}{t}}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}}{t}{t}{t}{t}{t}}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}{t}t}{t}t}) para los efectos barocalóricos.
- Explorar la sintonizabilidad de la termodinámica de transición SCO a través de la deuteración de ligandos.
Principales métodos:
- Calorimetría de alta presión para medir los cambios térmicos.
- Difracción de rayos X en polvo para estudiar las transiciones de fase inducidas por la presión.
- Deuteración sistemática del ligando del triazolíborato.
Principales resultados:
- Los cambios de presión tan bajos como 10 bares inducen cambios de entropía reversibles.
- Un cambio de presión de 150 bar produjo un cambio de entropía isotérmica gigante (> 90 J kg-1 K-1) y un cambio de temperatura adiabática (> 2 K).
- La deuteración ajustó con éxito la termodinámica de transición de la SCO.
Conclusiones:
- Las transiciones de SCO inducidas por la presión en Fe [HB] 3 conducen a efectos barocalóricos significativos a presiones accesibles.
- Los materiales SCO son candidatos prometedores para los refrigerantes de estado sólido de la próxima generación.
- La modificación de ligandos ofrece una ruta para optimizar el rendimiento barocalórico.
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