Cientistas prevêem estruturas cristalinas nunca antes vistas com química inesperada: WebCuriosos
A pressão ultra-alta pode ter efeitos estranhos na física e na química e, num novo estudo, a modelagem de alta pressão levou à previsão de quatro novos compostos: compostos que não se formam de maneira normal, têm estruturas cristalinas que nunca havíamos conhecido. visto antes, e pode até atuar como supercondutores em certas temperaturas.
Esses compostos são Li14Cs, Li8Cs, Li7Cs e Li6Cs, e todos são formados a partir de lítio (Li) e césio (Cs) – embora não de forma convencional. Todos os quatro são supercondutores, o que significa que a eletricidade pode fluir através deles sem resistência ou perda de energia.
Os cientistas por trás do estudo usaram um algoritmo especial de previsão de estrutura cristalina chamado USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography) para encontrar esses novos compostos. É conhecido como algoritmo evolutivo, que utiliza uma série de métodos para descobrir a probabilidade de como os átomos se ligarão.
Neste caso, o USPEX foi utilizado para analisar como a alta pressão pode afetar a eletronegatividade, que é a força com que os átomos de um elemento químico atraem e retêm os elétrons.
Acontece que isso faz uma grande diferença.
“Em condições normais, esperaríamos que o lítio atraisse os elétrons do césio, que é o elemento mais eletropositivo da tabela periódica, como a maioria das pessoas o conhece: é suposto que ele ceda elétrons, ponto final.” diz o cientista de materiais Artem Oganov, do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia, na Rússia.
“No entanto, sob pressão, acontece o contrário. O césio captura os elétrons do lítio, e esse comportamento químico altamente incomum leva à formação de quatro novos compostos.”
Dois desses compostos, Li14Cs e Li6Cs, possuem estruturas cristalinas que nunca foram vistas antes. Isso é raro em compostos compostos apenas por dois elementos, tornando esta descoberta ainda mais inesperada e notável.
Quanto à supercondutividade, esses compostos se tornariam supercondutores entre temperaturas de cerca de 223 °C negativos a 213 °C negativos (369,4 °F negativos a 351,4 °F negativos), prevêem os pesquisadores.
Isso poderia torná-los úteis para microchips ultrarrápidos e materiais de redes elétricas ultraeficientes, se pudermos descobrir como construir supercondutores de forma prática a partir desses compostos recém-descobertos.
“Claro, do ponto de vista tecnológico, estas temperaturas críticas não são boas em comparação com o que vimos nos polihidretos – os compostos ricos em hidrogénio de alguns metais,” diz Oganov.
“No entanto, este estudo aprofunda a nossa compreensão da química do lítio, e o lítio como tal pode ser interessante para a supercondutividade, talvez na forma de um hipotético composto de lítio – até agora não sabemos se existe ou como se escreve.”
Compostos intermetálicos como estes são úteis em uma variedade de situações, especialmente onde são necessárias alta resistência e resistência a altas temperaturas. Eles também podem oferecer propriedades específicas não encontradas nos elementos que os compõem.
Embora estes novos compostos estejam apenas previstos por enquanto, eles abrem novas áreas para os cientistas explorarem no futuro – e prevê-los antecipadamente significa que podemos identificar mais rapidamente os materiais que serão mais úteis.
“Uma vez conhecida a estrutura cristalina de uma substância química, muitas propriedades podem ser previstas de forma confiável e rotineira”, escreveram Oganov e seus colegas em um artigo anterior publicado na revista. Contas de Pesquisa Química.
“Portanto, se os pesquisadores pudessem prever a estrutura cristalina de um material antes de ele ser sintetizado, poderiam acelerar significativamente a descoberta de novos materiais.”
A pesquisa foi publicada em Nano-letras.
