Hidruro de niobio superconductor estable inducido por vacío de hidrógeno a alta presión

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los polihidruros no convencionales como CaH6, YH9 y LaH10 exhiben superconductividad por encima de 200 K a altas presiones.
• El papel de las vacantes de hidrógeno en los hidritos superconductores de alta temperatura sigue sin estar claro, ya que carece de pruebas concluyentes.

Objetivo del estudio:

• Investigar la presencia y el impacto de las vacantes de hidrógeno en el hidruro de niobio (NbH4-δ) bajo alta presión.
• Elucidar el efecto estabilizador de las vacantes de hidrógeno en los hidritos no estoiquiométricos.

Principales métodos:

• Se realizaron experimentos in situ de difracción de rayos X a alta presión con hidruro de niobio.
• Se utilizaron cálculos basados en los primeros principios para analizar la estructura y las propiedades del material.
• Las mediciones de transporte eléctrico confirmaron la superconductividad.

Principales resultados:

• Se observó NbH4-δ (δ∼0.23-0.51) cúbico no estoiquiométrico centrado en la cara a presiones de 113 a 175 GPa.
• Se encontró que las vacantes de hidrógeno y la entropía de configuración estabilizan el fcc no estoiquiométrico NbH4-δ.
• Se confirmó la superconductividad con una temperatura crítica (Tc) de hasta 34 K, suprimida por campos magnéticos.

Conclusiones:

• Este estudio confirma la existencia de vacíos de hidrógeno en los hidritos de alta temperatura.
• Las vacantes de hidrógeno juegan un papel crítico en la estabilización de hidrógenos no estoiquiométricos bajo alta presión.
• Los hallazgos ofrecen información clave sobre los mecanismos de superconductividad a alta temperatura en materiales a base de hidrógeno.