2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
रूसी और चीनी वैज्ञानिकों ने यूरोपियम हाइड्राइड के कुछ भौतिक गुणों को संश्लेषित और गणना की है, जो 86 से 130 गीगापास्कल के दबाव में प्राप्त होते हैं। 130 गीगापास्कल पर, आठ यूरोपियम परमाणुओं और 46 हाइड्रोजन परमाणुओं का हाइड्राइड सबसे थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर निकला। प्रणाली ने एक यूरोपियम परमाणु और नौ हाइड्रोजन परमाणुओं के हाइड्राइड चरण भी बनाए। परिकलित डेटा प्रयोगात्मक डेटा की पुष्टि करता है और Eu8H46 और EuH9 चरणों में से एक में फेरोमैग्नेटिज़्म की उपस्थिति का भी संकेत देता है। यह अध्ययन जर्नल ऑफ फिजिकल एंड केमिस्ट्री लेटर्स में प्रकाशित हुआ है।
हाल के वर्षों में, असामान्य रासायनिक और भौतिक गुणों वाले दुर्लभ-पृथ्वी धातु हाइड्राइड के उच्च दबाव पर संश्लेषण का क्षेत्र सक्रिय रूप से विकसित हो रहा है। पिछले 15 वर्षों में, वैज्ञानिकों ने लैंथेनम, येट्रियम, थोरियम, यूरेनियम, सेरियम, प्रेजोडायमियम और नियोडिमियम के हाइड्राइड्स को संश्लेषित करने में सफलता प्राप्त की है। पहले तीन के सुपरहाइड्राइड भी उत्कृष्ट सुपरकंडक्टिंग गुण प्रदर्शित करते हैं।
यूरोपियम एक असामान्य लैंथेनाइड है: यह आमतौर पर दो परमाणुओं से बांधता है और इसका एक बड़ा परमाणु त्रिज्या होता है, लगभग 200 पिकोमीटर, जो कि येट्रियम, समैरियम और गैडोलीनियम की त्रिज्या से लगभग दस प्रतिशत बड़ा होता है। दबाव में, धातु चरण बदलता है, और 80 गीगापास्कल और लगभग दो केल्विन के तापमान पर, यह एक त्रिसंयोजक अवस्था में चला जाता है और इसके चुंबकीय क्षण का मान शून्य हो जाता है। हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते समय, यूरोपियम एक डाइहाइड्राइड बनाता है, और जब हाइड्रोजन से अधिक दबाव में 10 गीगापास्कल तक बढ़ जाता है, तो त्रिसंयोजक टेट्रागोनल हाइड्राइड EuH3-x प्राप्त किया जा सकता है।
स्कोल्टेक के दिमित्री सेमेनोक ने अपने सहयोगियों के साथ मिलकर हाइड्रोजन के साथ यूरोपियम यौगिकों का अध्ययन जारी रखा और 86 से 130 गीगापास्कल के बढ़ते दबाव के साथ हाइड्राइड के व्यवहार का अध्ययन किया। लेखकों ने यूरोपियम और उच्च बनाने की क्रिया अमोनियम बोरेट को रखा, जिसने हीरे की आँवले वाली कोशिकाओं में एक माध्यम और हाइड्रोजन के स्रोत की भूमिका निभाई, जो आमतौर पर उच्च दबाव में पदार्थों के साथ प्रयोग के लिए उपयोग की जाती है, और सिस्टम में एक उच्च दबाव पैदा करती है। हाइड्राइड्स की क्रिस्टल संरचना, जो बढ़ते दबाव और तापमान के साथ बदल गई, शोधकर्ताओं ने एक्स-रे विवर्तन द्वारा निर्धारित किया। परिणामी चरणों की संरचना को स्पष्ट करने और 50, 100, 130 और 150 गीगापास्कल के दबाव में उनके भौतिक गुणों की गणना करने के लिए, वैज्ञानिकों ने यूएसपीईएक्स कार्यक्रम का उपयोग किया, जिसने इस तरह की गणनाओं में अपनी प्रभावशीलता और सटीकता को बार-बार दिखाया है।
दबाव पर हाइड्राइड्स की सूत्र इकाई के आयतन की निर्भरता
१२१ और १३० गीगापास्कल पर यूरोपियम हाइड्राइड की क्रिस्टल संरचनाएं
25, 21 क्यूबिक एंगस्ट्रॉम प्रति यूरोपियम परमाणु की मात्रा वाले सेल में सबसे स्थिर चरण अप्रत्याशित रूप से एक क्यूबिक सिस्टम के साथ 54-परमाणु क्लैथ्रेट था, जिसमें आठ यूरोपियम परमाणु और 46 हाइड्रोजन परमाणु शामिल थे। एक इकाई कोशिका में 16 हाइड्रोजन जोड़े बनाते हैं, और लेखक उन्हें फैला हुआ डायटोमिक हाइड्रोजन अणु के रूप में वर्णित करते हैं, जबकि शेष 30 बाध्य नहीं होते हैं। मोंटे कार्लो की गणना ने भविष्यवाणी की कि यह यौगिक 36 केल्विन के क्यूरी तापमान के साथ एक फेरोमैग्नेट है। एक हेक्सागोनल प्रणाली के साथ प्रणाली में गठित EuH9 के लिए फेरोमैग्नेटिक गुण भी देखे गए थे, और एक क्यूबिक क्रिस्टल जाली संरचना के साथ एक ही यौगिक के लिए, चुंबकीय क्षणों का एक एंटीफेरोमैग्नेटिक क्रम देखा गया था। गणना के अनुसार इन संरचनाओं का क्यूरी तापमान 24 से 336 केल्विन तक हो सकता है।
लेखकों के अनुसार, उनका काम सुपरहाइड्राइड्स की क्रिस्टल संरचनाओं की समरूपता और उनके थर्मोडायनामिक स्थिरता के उल्लंघन पर धातु के परमाणु त्रिज्या के प्रभाव के महत्व को साबित करता है। La - Ce - Pr - Nd - Eu सुपरहाइड्राइड्स की श्रृंखला में, परमाणु त्रिज्या बढ़ जाती है, और चुंबकत्व की भूमिका बढ़ जाती है, जिससे अतिचालकता में कमी आती है।इन धातुओं के अधिकांश सुपरहाइड्राइड एंटीफेरोमैग्नेट हैं, और निचले वाले फेरोमैग्नेट हैं। येट्रियम हाइड्राइड्स Y4H36 और बेरियम BaH12 पर डेटा के साथ युरोपियम हाइड्राइड्स का किया गया अध्ययन, इन यौगिकों की स्थिरता में आदर्श क्यूबिक और हेक्सागोनल जाली के उल्लंघन की भूमिका के महत्व को इंगित करता है।
पिछले साल, वैज्ञानिकों के इसी समूह ने थोरियम हाइड्राइड ThH10 को संश्लेषित किया और प्रयोगात्मक रूप से 130 केल्विन तक के तापमान पर इसकी अतिचालकता की पुष्टि की। तापमान रिकॉर्ड लैंथेनम हाइड्राइड से संबंधित है: यह 250 केल्विन (माइनस 23 डिग्री सेल्सियस) तक का सुपरकंडक्टर हो सकता है।
