Much closer to the new superconductors

DrukujDrukujPDFPDF

Przeprowadzone przez naukowców z CENT badania nad fluorkami srebra wskazują na możliwość stworzenia nowej rodziny nadprzewodników wysokotemperaturowych.

Nadprzewodnictwo jest to stan ciał stałych, w którym przewodzą one prąd elektryczny bez mierzalnego oporu. Od czasu odkrycia tego zjawiska w 1911 roku zostało ono zaobserwowane w bardzo wielu związkach (w tym w 52 ze 118 znanych pierwiastków). W większości jednak przypadków osiągnięcie nadprzewodnictwa wymaga schłodzenia materiału do temperatur poniżej –200°C.

Jak dotąd nadprzewodnictwo powyżej tej temperatury uzyskano jedynie w układach otrzymanych poprzez domieszkowanie tlenków dwuwartościowej miedzi. Odkrycie tej rodziny nadprzewodników, dokonane w 1986 roku, wzbudziło nadzieję na rychłe znalezienie materiału wykazującego zerowy opór w temperaturze pokojowej. Marzenie to nie zostało do dziś spełnione.

Ponadto wciąż nie istnieje teoria wyjaśniająca przyczyny nadprzewodnictwa w domieszkowanych tlenkach miedzi. Dane eksperymentalne wskazują, iż w celu otrzymania wysokiej temperatury nadprzewodnictwa wyjściowy tlenek miedzi (tzw. prekursor) musi posiadać w swej strukturze płaszczyzny o stechiometrii [CuO2] charakteryzujące się silnym oddziaływaniem (sprzężeniem) magnetycznym między niesparowanymi elektronami kationów Cu2+.

Przeprowadzone w ostatnich latach badania teoretyczne wskazały, iż fluorki dwuwartościowego srebra mogą charakteryzować się sprzężeniem magnetycznym o porównywalnej sile. Chcąc zweryfikować tę hipotezę Dr Dominik Kurzydłowski i Prof. Wojciech Grochala z CeNT UW wraz z kolegami ze Słowenii i Belgii postanowili zbadać właściwości KAgF3 – jednego z prostszych fluorków srebra.

Dzięki pomiarom dyfrakcji proszkowej oraz podatności magnetycznej badacze ustalili, iż KAgF3 posiada dwie fazy krystaliczne o nieznacznie różniących się geometriach. Co ważniejsze jednak w obu odmianach polimorficznych siła sprzężenia magnetycznego między kationami Ag2+ jest porównywalna do tej spotykanej w tlenkach miedzi.

W odróżnieniu jednak od związków miedzi oddziaływanie w KAgF3 ma charakter jednowymiarowy. Dlatego też kolejnym wyzwaniem dla badaczy będzie synteza takiego fluorku srebra, w którym występowałoby dwuwymiarowe sprzężenie zawarte w płaszczyznach o stechiometrii [AgF2]. Istnieje duża szansa, iż związek chemiczny o takich cechach będzie mógł stać się prekursorem nowej rodziny materiałów wykazujących nadprzewodnictwo nawet w temperaturze pokojowej.

Powyższe badania zostały opublikowane w czasopiśmie ChemComm (artykuł Unusually strong 1D antiferromagnetic superexchange in perovskite KAgF3 jest dostępny na stronie: http://xlink.rsc.org/?DOI=C3CC41521J). Graficzny opis pracy został zamieszczony na tylnej okładce lipcowego wydania czasopisma.