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Oxipnictida

En química, las oxipnictidas son una clase de materiales compuestos de oxígeno , un pnicógeno (grupo V, especialmente fósforo y arsénico) y uno o más elementos adicionales. Aunque este grupo de compuestos ha sido reconocido desde 1995, [1] el interés en estos compuestos aumentó drásticamente después de la publicación de las propiedades superconductoras de LaOFeP y LaOFeAs que se descubrieron en 2006 [2] y 2008. [3] [4] En estos experimentos, el óxido fue reemplazado parcialmente por fluoruro.

Estos y otros compuestos relacionados (por ejemplo, los arseniuros de hierro 122 ) forman un nuevo grupo de superconductores basados ​​en hierro conocidos como pnictidas de hierro o ferropnictidas, ya que el oxígeno no es esencial pero el hierro parece serlo.

Las oxipnictidas fueron patentadas como semiconductores magnéticos a principios de 2006. [5]

Las diferentes subclases de oxipnictidas son oxinitruros , oxifosfuros , oxiarseniuros , oxiantimonuros y oxibismuturos .

Estructura

Muchos de los oxipnictidos muestran una estructura en capas. [6] Por ejemplo, LaFePO con capas de La 3+ O 2− y Fe 2+ P 3− . [2] Esta estructura es similar a la de ZrCuSiAs, que ahora es la estructura original de la mayoría de los oxipnictidos. [7]

Superconductividad

El primer superconductor de hierro, oxipnictida, fue descubierto en 2006, basado en fósforo. [2] Se logró un aumento drástico de la temperatura crítica cuando se sustituyó el fósforo por arsénico. [3] Este descubrimiento impulsó la búsqueda de compuestos similares, como la búsqueda de superconductores basados ​​en cuprato después de su descubrimiento en 1986.

La superconductividad de las oxipnictidas parece depender de las capas de hierro-pnictógeno.

Se encontraron en 2008 algunos superconductores de alta temperatura (hasta 55 K) de composición ReOTmPn, donde Re es una tierra rara , Tm es un metal de transición y Pn es del grupo V, por ejemplo As. [8]

Las pruebas en campos magnéticos de hasta 45 teslas [15] [16] sugieren que el campo crítico superior de LaFeAsO 0.89 F 0.11 puede ser de alrededor de 64 T. Un material diferente basado en lantano probado a 6 K predice un campo crítico superior de 122 T en La 0.8 K 0.2 FeAsO 0.8 F 0.2 . [10]

Uso práctico

Debido a la fragilidad de las oxipnictidas, los cables superconductores se forman utilizando el proceso de polvo en tubo (utilizando tubos de hierro). [17]

Véase también

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Oxypnictides .

Referencias

  1. ^ Zimmer, Barbara I.; Jeitschko, Wolfgang; Albering, Jörg H.; Glaum, Robert; Reehuis, Manfred (1995). "Óxidos de fosfuro de metales de transición ferrosa LnFePO, LnRuPO y LnCoPO con estructura de tipo ZrCuSiAs". Journal of Alloys and Compounds . 229 (2): 238–242. doi :10.1016/0925-8388(95)01672-4.
  2. ^ abc Kamihara, Y; Hiramatsu, H; Hirano, M; Kawamura, R; Yanagi, H; Kamiya, T; Hosono, H (2006). "Superconductor en capas basado en hierro: LaOFeP". J. Am. Chem. Soc . 128 (31): 10012–10013. doi :10.1021/ja063355c. PMID  16881620.
  3. ^ ab Takahashi, H; Igawa, K; Arii, K; Kamihara, Y; Hirano, M; Hosono, H (2008). "Superconductividad a 43 K en un compuesto estratificado a base de hierro LaO 1−x F x FeAs". Naturaleza . 453 (7193): 376–378. Código Bib :2008Natur.453..376T. doi : 10.1038/naturaleza06972. PMID  18432191. S2CID  498756.
  4. ^ Day, Charles (2008). "Nueva familia de compuestos cuaternarios basados ​​en hierro que son superconductores a decenas de kelvin". Physics Today . 61 (5): 11–12. Bibcode :2008PhT....61e..11D. doi :10.1063/1.2930719.
  5. ^ H. Hosono et al. (2006) Material semiconductor magnético Solicitud de patente europea EP1868215
  6. ^ Ozawa, TC; Kauzlarich, SM (2008). "Química de óxidos de pnictidos de metales d en capas y su potencial como candidatos para nuevos superconductores". Sci. Technol. Adv. Mater . 9 (3): 033003. arXiv : 0808.1158 . Bibcode :2008STAdM...9c3003O. doi :10.1088/1468-6996/9/3/033003. PMC 5099654 . PMID  27877997. 
  7. ^ Tegel, Marcus; Bichler, Daniel; Johrendt, Dirk (2008). "Síntesis, estructura cristalina y superconductividad de LaNiPO". Solid State Sciences . 10 (2): 193–197. Bibcode :2008SSSci..10..193T. doi :10.1016/j.solidstatesciences.2007.08.016.
  8. ^ Ren, ZA; Yang, J.; Lu, W.; Yi, W.; Che, GC; Dong, XL; Sun, LL; Zhao, ZX (2008). "SmFeAsO 1−x F x basado en samario ". Materials Research Innovations . 12 (3): 105. arXiv : 0803.4283 . Bibcode :2008MatRI..12..105R. doi :10.1179/143307508X333686. S2CID  : 55488705.
  9. ^ abcd Ishida, Kenji; Nakai, Yusuke; Hosono, Hideo (2009). "Hasta qué punto se han aclarado los nuevos superconductores de hierro-pnictida: un informe de progreso". J. Phys. Soc. Jpn . 78 (6): 062001. arXiv : 0906.2045 . Bibcode :2009JPSJ...78f2001I. doi :10.1143/JPSJ.78.062001. S2CID  119295430.
  10. ^ ab Prakash, J.; Singh, SJ; Samal, SL; Patnaik, S.; Ganguli, AK (2008). "Superconductor multibanda de LaOFeAs dopado con fluoruro de potasio: evidencia de un campo crítico superior extremadamente alto". EPL . 84 (5): 57003. Bibcode :2008EL.....8457003P. doi :10.1209/0295-5075/84/57003. S2CID  119254951.
  11. ^ Shirage, Parasharam M.; Miyazawa, Kiichi; Kito, Hijiri; Eisaki, Hiroshi; Iyo, Akira (2008). "Superconductividad a 43 K a presión ambiente en el compuesto estratificado a base de hierro La 1‑x Y x FeAsO y ". Revisión Física B. 78 (17): 172503. Código bibliográfico : 2008PhRvB..78q2503S. doi : 10.1103/PhysRevB.78.172503.
  12. ^ Ren, ZA; Yang, J.; Lu, W.; Yi, W.; Che, GC; Dong, XL; Sun, LL; Zhao, ZX (2008). "Superconductividad a 52 K en el compuesto cuaternario en capas dopado con F basado en hierro Pr[O 1–x F x ]FeAs". Materials Research Innovations . 12 (3): 105. arXiv : 0803.4283 . Bibcode :2008MatRI..12..105R. doi :10.1179/143307508X333686. S2CID  55488705.
  13. ^ Yang, Jie; Li, Zheng-Cai; Lu, Wei; Yi, Wei; Shen, Xiao-Li; Ren, Zhi-An; Che, Guang-Can; Dong, Xiao-Li; Sol, Li-Ling; et al. (2008). "Superconductividad a 53,5 K en GdFeAsO 1−δ ". Ciencia y tecnología de superconductores . 21 (8): 082001. arXiv : 0804.3727 . Código Bib : 2008SuScT..21h2001Y. doi :10.1088/0953-2048/21/8/082001. S2CID  121990600.
  14. ^ Ren, Zhi-An; Che, Guang-Can; Dong, Xiao-Li; Yang, Jie; Lu, Wei; Yi, Wei; Shen, Xiao-Li; Li, Zheng-Cai; Sol, Li-Ling; Zhou, colmillo; Zhao, Zhong-Xian (2008). "Superconductividad y diagrama de fases en óxidos de arsénico a base de hierro ReFeAsO 1−δ (Re = metal de tierras raras) sin dopaje con flúor". EPL . 83 (1): 17002. arXiv : 0804.2582 . Código Bib : 2008EL..... 8317002R. doi :10.1209/0295-5075/83/17002. S2CID  96240327.
  15. ^ "Los superconductores de alta temperatura abren el camino a los 'superimanes'". planetanalog. 29 de mayo de 2008.[ enlace muerto permanente ]
  16. ^ Hunte, F; Jaroszynski, J; Gurevich, A; Larbalestier, DC; Jin, R; Sefat, AS; McGuire, MA; Sales, BC; Christen, DK; Mandrus, D (2008). "Superconductividad de dos bandas en LaFeAsO 0,89 F 0,11 en campos magnéticos muy altos". Nature . 453 (7197): 903–905. arXiv : 0804.0485 . Código Bibliográfico :2008Natur.453..903H. doi :10.1038/nature07058. PMID  18509332. S2CID  115211939.
  17. ^ Gao, Zhaoshun; Wang, Lei; Qi, Yanpeng; Wang, Dongliang; Zhang, Xianping; Ma, Yanwei (2008). "Preparación de alambres LaFeAsO 0,9 F 0,1 mediante el método de polvo en tubo". Ciencia y tecnología de superconductores . 21 (10): 105024. Código bibliográfico : 2008SuScT..21j5024G. doi :10.1088/0953-2048/21/10/105024. S2CID  122471407.

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