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A15 fases

Celda unitaria de las fases A15 de Nb 3 Sn

Las fases A15 (también conocidas como tipos de estructura β-W o Cr 3 Si ) son series de compuestos intermetálicos con la fórmula química A 3 B (donde A es un metal de transición y B puede ser cualquier elemento ) y una estructura específica. La fase A15 también es uno de los miembros de la familia de fases Frank-Kasper . [1] Muchos de estos compuestos tienen superconductividad en alrededor de 20  K (-253 °C; -424 °F), que es comparativamente alta, y permanecen superconductores en campos magnéticos de decenas de teslas (cientos de kilogauss ). Este tipo de superconductividad ( superconductividad de tipo II ) es un área de estudio importante ya que tiene varias aplicaciones prácticas.

Historia

La primera vez que se observó la estructura del A15 fue en 1931, cuando se examinó una capa de tungsteno depositada electrolíticamente. [2] La discusión sobre si la estructura de β-tungsteno es un alótropo de tungsteno o la estructura de un subóxido de tungsteno fue de larga data, pero desde la década de 1950 ha habido muchas publicaciones que muestran que el material es un verdadero alótropo de tungsteno. [3] [4] [5] [6] [7] [8]

El primer compuesto intermetálico descubierto con una composición típica de A 3 B fue el siliciuro de cromo Cr 3 Si, descubierto en 1933. [9] En los años siguientes se descubrieron varios otros compuestos con estructura A15. No existía gran interés en la investigación de esos compuestos. Esto cambió con el descubrimiento de que el siliciuro de vanadio V 3 Si mostraba superconductividad a alrededor de 17 K en 1953. [10] En los años siguientes, se encontraron varios otros superconductores A 3 B. [11] El niobio-germanio ostentó el récord de temperatura más alta de 23,2 K desde 1973 hasta el descubrimiento de los superconductores de cuprato en 1986. Llevó tiempo hasta que se estableció el método para producir cables a partir de los materiales muy frágiles de la fase A15. Este método sigue siendo complicado. Aunque algunos materiales de fase A15 pueden soportar una mayor intensidad de campo magnético y tener temperaturas críticas más altas que las aleaciones NbZr y NbTi , el NbTi todavía se usa para la mayoría de las aplicaciones debido a su fabricación más sencilla. [12] El Nb 3 Sn se utiliza para algunas aplicaciones de alto campo, por ejemplo, escáneres de resonancia magnética de alta gama y espectrómetros de resonancia magnética nuclear.

Una forma relajada del diagrama de Voronoi de la fase A15 parece tener la menor superficie entre todas las posibles particiones del espacio euclidiano tridimensional en regiones de igual volumen. [ cita necesaria ] Esta partición, también conocida como estructura Weaire-Phelan , suele estar presente en los hidratos de clatrato .

Ejemplos

Ver también

Referencias

  1. ^ Franco, FC; Kasper, JS (10 de julio de 1959). "Estructuras de aleaciones complejas consideradas como empaquetaduras de esferas. II. Análisis y clasificación de estructuras representativas". Acta Cristalográfica . 12 (7): 483–499. Código bibliográfico : 1959AcCry..12..483F. doi : 10.1107/S0365110X59001499 . ISSN  0365-110X.
  2. ^ Hartmann, Hellmuth; Ebert, Fritz; Bretschneider, Otto (1931). "Electrolysen in Phosphatschmelzen. I. Die elektrolytische Gewinnung von α- und β-Wolfram". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 198 : 116-140. doi :10.1002/zaac.19311980111.
  3. ^ Liu, Jiaxing; Barmak, Katayun (1 de febrero de 2016). "Fases topológicamente compactas: mecanismo de deposición y formación de β-W metaestable en películas delgadas". Acta Materialia . 104 : 223–227. Código Bib : 2016AcMat.104..223L. doi : 10.1016/j.actamat.2015.11.049 . ISSN  1359-6454.
  4. ^ Weerasekera, IA; Shah, S. Ismat; Baxter, David V.; Unruh, KM (13 de junio de 1994). "Estructura y estabilidad de películas delgadas de beta-tungsteno depositadas por pulverización catódica". Letras de Física Aplicada . 64 (24): 3231–3233. Código bibliográfico : 1994ApPhL..64.3231W. doi :10.1063/1.111318. ISSN  0003-6951.
  5. ^ O'Keefe, MJ; Grant, JT (15 de junio de 1996). "Transformación de fase de películas delgadas de tungsteno depositadas por pulverización catódica con estructura A-15". Revista de Física Aplicada . 79 (12): 9134–9141. Código Bib : 1996JAP....79.9134O. doi : 10.1063/1.362584. ISSN  0021-8979.
  6. ^ Beso, AB (1998). "Estudio termoanalítico de la composición del β-tungsteno". Revista de Análisis Térmico y Calorimetría . 54 (3): 815–824. doi :10.1023/A:1010143904328. S2CID  93714144.
  7. ^ Petrov, P.; Sheng, TT; Sinha, Alaska; Rozgonyi, GA; Alexander, FB (junio de 1973). "Microestructura, crecimiento, resistividad y tensiones en películas delgadas de tungsteno depositadas mediante pulverización catódica por radiofrecuencia". Revista de Física Aplicada . 44 (6): 2545–2554. Código bibliográfico : 1973JAP....44.2545P. doi : 10.1063/1.1662611. ISSN  0021-8979.
  8. ^ Manella, G.; Hougen, JO (agosto de 1956). ""β-tungsteno "como producto de reducción de óxido". El diario de la química física . 60 (8): 1148-1149. doi :10.1021/j150542a035. ISSN  0022-3654.
  9. ^ Boren, B. (1933). "Investigación con rayos X de aleaciones de silicio con cromo, manganeso, cobalto y níquel". Arca. Kern., Min. Geol . 11A (10): 2–10.
  10. ^ Resistente, George; Hulm, Juan (1953). "Siliciuros y Germanuros superconductores". Revisión física . 89 (4): 884. Código bibliográfico : 1953PhRv...89Q.884H. doi : 10.1103/PhysRev.89.884.
  11. ^ Izyumov, Yurii A; Kurmaev, ZZ (1974). "Propiedades físicas y estructura electrónica de compuestos superconductores con estructura de β-tungsteno". Física soviética Uspekhi . 17 (3): 356. Código bibliográfico : 1974SvPhU..17..356I. doi :10.1070/PU1974v017n03ABEH004136.
  12. ^ Sheahen, Thomas P. (1994). Introducción a la superconductividad de alta temperatura. Saltador. pag. 32.ISBN​ 978-0-306-44793-8.

Otras lecturas