Predicció de transicions de fase sòlid/sòlid

2000/12/01 Igartua Aldamiz, Josu M. Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Preguntant a qualsevol persona del carrer què és la transició de fase (F-T), respondrà que no ho sap. No obstant això, qualsevol sap que l'escalfament de l'aigua, en determinades condicions, provocarà l'evaporació. O a l'hivern, a la nit (normalment), per exemple, que l'aigua de les carreteres es congela. Si et recordes d'això, les persones d'abans Per descomptat! dirà, es refereix a la transformació de líquid a vapor o de líquid a sòlid. Sí. Però aquestes no són les úniques transformacions que es produeixen en la naturalesa, per si mateixes o per causes humanes, és a dir, entre els "estats de la matèria" (sòlid, líquid o gas). A més, si bé les citades són importants, resulten més interessants.

Aquest és el cas dels tipus de transformació sòlid/sòlid (veure figura 1). Els F-T sòlids//sòlids són molt importants en la tecnologia, ja que els canvis en l'estructura interna poden donar lloc a fenòmens físics tecnològicament utilitzables. Per tant, és important analitzar-los i en quines condicions apareixeran. Per a això és necessari una anàlisi experimental. I, sense analitzar experimentalment, en quines condicions apareixeran les prediccions si fos possible? S'estalviaria molta feina (diners). Aquest és un dels objectius del projecte que estem treballant: Busquem condicions per a poder predir determinats F-T.

S'han proposat diversos mètodes per a la predicció de F-T. Per exemple, l'estudi realitzat pel trio Abrahams-Kurtz-Jamieson en 1968 va revelar la relació entre els desplaçaments dels àtoms aplicables a certes substàncies i el F-T. Els materials analitzats eren ferroelèctrics, i aplicant aquesta relació s'han trobat en els últims anys un centenar de noves substàncies ferroelèctriques. El mètode consistia en la pseudosimetría (veure figura 2). Aquest és el mètode que estem utilitzant nosaltres. No obstant això, el nostre treball és sistemàtic: utilitzem la informació de les bases de dades de les estructures atòmiques, i realitzem la cerca de pseudosimetría utilitzant la teoria de grups espacials. No obstant això, el descobriment de la pseudosimetría no implica necessàriament la cerca experimental de la F-T, sinó que el mètode té en compte únicament les condicions geomètriques i no les condicions físiques. Nosaltres parlem dels candidats. Una vegada designats els candidats, es realitzarà una anàlisi experimental de les substàncies amb la finalitat de detectar l'aparició o no del possible F-T anunciat.

Fins ara hem treballat amb tres grups espacials: P212121, Pnma i I4/m. En total hem buscat la pseudosimetría en 2.000 substàncies i hem proposat un centenar de nous candidats.

En aquest moment estem estudiant experimentalment al tercer grup. Parlem d'una sola família de compostos, la família A2BB'O6, la doble psedoperovskita anomenada elpasolita (on A=Ba, Sr, B=Co, Ni, Fe, Zn, Cu, Mn, Mg, Ca, Cd, W=Mo, Et, W). Un total de 51 compostos, entre els quals s'han sintetitzat 10. Per a l'observació del F-T s'ha utilitzat la tècnica DSC (calorimetria per escombratge diferencial). Per a l'anàlisi de les diferents fases s'han realitzat mesuraments amb raigs X.