Wyniki badań, w których uczestniczyli naukowcy z USA, Niemiec i Polski opublikowano w prestiżowym czasopiśmie "Nature Communications". Współautorem publikacji jest dr hab. Tomasz Klimczuk z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechniki Gdańskiej.

Jak poinformowali w komunikacie przedstawiciele PG, skutterudyty to minerały na bazie arsenu. To również nazwa ogromnej rodziny związków chemicznych o wzorze BX3 lub AB4 X12, w którym A to metal alkaliczny lub ziem alkalicznych, B – żelazowiec (żelazo, ruten, osm) i X to antymon, arsen lub fosfor. W zależności od tego, które metale z grup A i B łączą się z antymonem, związki mają one różne właściwości fizyczne: mogą być np. nadprzedwodnikami lub termoelektrykami – czyli generować napięcie elektryczne w wyniku istnienia różnicy temperatur na przeciwnych końcach urządzenia.

W publikacji opisane zostały 43 nowe związki chemiczne. Liczba możliwych nowych skutterudytów, które można na tej samej zasadzie stworzyć sięga nawet kilkuset. To właśnie olbrzymi potencjał opisanej przez badaczy grupy związków zadecydował o przyjęciu artykułu do publikacji przez tak znakomity tytuł. Naukowcy przebadali część związków pod względem właściwości fizycznych, szukając nadprzewodnictwa.

"Nie znaleźliśmy go, ale kropka nad >>i<< nie została jeszcze postawiona. Poszukiwania będą kontynuowane – podkreśla dr hab. Tomasz Klimczuk. – Otwierając drzwi do tak dużego >>pokoju<< można znaleźć wszystko. Na pewno warto wytwarzać i badać kolejne związki".

Tomasz Klimczuk wyjaśnia, że pomysł, by w skutterudaytach żelazowiec zamienić pierwiastkiem z sąsiedniej kolumny – kobaltem, narodził się w laboratorium uznanego odkrywcy nadprzewodników, prof. Roberta J. Cavy z Princeton University. Fizyk z PG przyznaje, że nie od razu udało się nowy związek przygotować. "Struktura nie była stabilna" – komentuje dr hab. Tomasz Klimczuk.

Wyjaśnia, że kobalt ma o jeden elektron więcej, niż żelazo. Jeśli w skutterudytach cztery atomy żelaza miałyby zostać zamienione czterema atomami kobaltu, byłoby w strukturze zbyt wiele elektronów. Naukowcy postanowili zabrać „nadwyżkę” elektronów z antymonu i zamiast 12 atomów tego pierwiastka dać tylko osiem, a pozostałe cztery atomy zamienić atomami cyny, która ma o jeden elektron mniej niż antymon – w ten sposób udało się znieść nadliczbowe elektrony i ustabilizować strukturę.

"Dotąd nikt nie podejmował takich prób, a prof. Cava lubi powierzać mi ryzykowne testy, ponieważ się nie załamuję, mimo 99 proc. niepowodzeń takich eksperymentów. Spróbowałem. I wyszło – opowiada fizyk z Politechniki Gdańskiej. – Zrobiłem pierwszy, drugi, trzeci związek, przy dziesiątym musiałem wrócić do Polski.

Badacz chciałby teraz w Polsce kontynuować badania, które prowadził. "Pomysł jest, nie brakuje mi studentów chętnych do pracy laboratoryjnej, mam też materiały i piece, w których można prowadzić syntezę" - mówi badacz. Ma przy tym nadzieję, że uda mu się pozyskać środki na zakup nowoczesnego dyfraktometru rentgenowskiego, który pozwoliłby lepiej zbadać nową rodzinę związków.

PAP - Nauka w Polsce

lt/ mki/