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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 de Frank-Kasper . [1] Muchos de estos compuestos tienen superconductividad en alrededor de 20  K (−253 °C; −424 °F), que es comparativamente alta, y siguen siendo 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 del β-tungsteno es un alótropo del tungsteno o la estructura de un subóxido de tungsteno ha existido durante mucho tiempo, pero desde la década de 1950 ha habido muchas publicaciones que muestran que el material es un verdadero alótropo del tungsteno. [3] [4] [5] [6] [7] [8]

El primer compuesto intermetálico descubierto con una composición típica de A3B fue el siliciuro de cromo Cr3Si , descubierto en 1933. [9] En los años siguientes se descubrieron varios otros compuestos con estructura A15. No existía un gran interés en la investigación sobre esos compuestos. Esto cambió con el descubrimiento de que el siliciuro de vanadio V3Si mostraba superconductividad en alrededor de 17 K en 1953. [10] En los años siguientes, se encontraron varios otros superconductores A3B . [11] El niobio-germanio mantuvo el récord de la temperatura más alta de 23,2 K desde 1973 hasta el descubrimiento de los superconductores de cuprato en 1986. Llevó tiempo establecer el método para producir cables a partir de los materiales de fase A15 muy frágiles. Este método todavía es complicado. Aunque algunos materiales de fase A15 pueden soportar una mayor intensidad de campo magnético y tienen temperaturas críticas más altas que las aleaciones de NbZr y NbTi , NbTi todavía se utiliza para la mayoría de las aplicaciones debido a su fabricación más sencilla. [12] El Nb 3 Sn se utiliza para algunas aplicaciones de campo alto, por ejemplo, escáneres de resonancia magnética de alta gama y espectrómetros de RMN.

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

Ejemplos

Véase también

Referencias

  1. ^ Frank, FC; Kasper, JS (1959-07-10). "Estructuras de aleación complejas consideradas como empaquetamientos esféricos. II. Análisis y clasificación de estructuras representativas". Acta Crystallographica . 12 (7): 483–499. Bibcode :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 Bibliográfico :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". Applied Physics Letters . 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". Journal of Applied Physics . 79 (12): 9134–9141. Bibcode :1996JAP....79.9134O. doi :10.1063/1.362584. ISSN  0021-8979.
  6. ^ Kiss, 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. ^ Petroff, P.; Sheng, TT; Sinha, AK; Rozgonyi, GA; Alexander, FB (junio de 1973). "Microestructura, crecimiento, resistividad y tensiones en películas delgadas de tungsteno depositadas por pulverización catódica por radiofrecuencia". Journal of Applied Physics . 44 (6): 2545–2554. Bibcode :1973JAP....44.2545P. doi :10.1063/1.1662611. ISSN  0021-8979.
  8. ^ Mannella, G.; Hougen, JO (agosto de 1956). ""β-Tungsteno" como producto de la reducción de óxido". The Journal of Physical Chemistry . 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". Ark. Kern., Min. Geol . 11A (10): 2–10.
  10. ^ Hardy, George; Hulm, John (1953). "Siliciuros y germanuros superconductores". Physical Review . 89 (4): 884. Bibcode :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 la estructura de β-tungsteno". Soviet Physics Uspekhi . 17 (3): 356. Bibcode :1974SvPhU..17..356I. doi :10.1070/PU1974v017n03ABEH004136.
  12. ^ Sheahen, Thomas P (1994). Introducción a la superconductividad de alta temperatura. Springer. pág. 32. ISBN 978-0-306-44793-8.

Lectura adicional