Argitu dute zein den marka guztiak hautsi dituen supereroalearen misterioa

2020/02/10 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

LaH10, fluktuazio kuantikoak kontuan hartu gabe (goian) eta kontuan hartuta (behean). Arg. Nature

Fisikaren erronkarik handienetakoa da giro-tenperaturan eta giro-presioan supereroaleak diren materialak aurkitzea. Oraingoz, LaH10 da marka guztiak hautsi dituena, -23 ºC eta 130 gigapascaletan baita supereroalea, inoizko tenperaturarik altuenean eta presiorik baxuenean (nahiz eta, oraindik, presio atmosferikoa baino milioi bat aldiz presio handiagoa den). Lorpen horrek zeharo harritu zituen zientzialariak 2019an, kalkulu teorikoen arabera, ez baitzegoen aurreikusia hain presio txikitan lor zitekeenik. Ion Errea Lope fisikari donostiarraren taldeak eta kolaboratzaileek, ordea, azalpena eman diote esperimentalki ikusitako horri. Are gehiago, etorkizunean presio baxuagoko material supereroaleak identifikatzeko oinarriak ezarri dituzte.

LaH10 bezalako konposatuak ez dira existitzen gure kimika arruntean. Laborategian diseinatuak eta sortuak dira, material supereroaleak lortzeko ahaleginean. Errearen taldeak ez ditu sortzen, baina supereroalerik onenak identifikatzeko kalkulu teorikoak egiten ditu EHUn eta CFM Materialen Fisika Zentroan. Nature aldizkarian argitaratu duen lan berriaren arabera, kalkulu horietan orain arte kontuan hartu gabeko faktore bat integratu behar da: atomoen fluktuazio kuantikoak. “Atomoak objektu kuantikoak dira, eta etengabe mugitzen ari dira –dio Erreak–.  Ezin dira egon geldik puntu batean; baita zero absolutuan ere (-273 ºK), fluktuatzen ari dira. Fluktuazio horiek izugarrizko eragina izan dezakete materialeen propietateetan, batez ere atomo txikien kasuan, hidrogenodunetan”.

LaH10aren kasuan, esaterako, hidrogeno atomoek sare bat sortzen dute elkarri lotuta, hidrogeno metalikoz egindako kaiola moduko bat, eta barruan lantanoa sartzen da. Fluktuazio kuantikorik gabe, kaiola hori deformatu egingo litzateke; oso tenperatura hotzak beharko lirateke egitura ondo mantendu eta materiala supereroalea izateko.  Fluktuazio kuantikoak dira, hain zuzen, konposatuaren egitura ondo mantenarazi eta egonkortzen dutenak. Hortaz, konposatu supereroaleak sortzeko kalkuluetan atomoen fluktuazio kuantikoak kontuan hartu behar direla erakutsi dute Errearen emaitzek.  

Ion Errea, EHUko eta CFMko ikertzailea. Arg. Elhuyar

“Gure lanak erakutsi du fluktuazio kuantiko horiek kontuan hartuz gero, tenperatura oso altuetan supereroaleak diren konposatuak egonkorrak direla baita uste genuena baino presio baxuagoetan ere”. LaH10aren adibideak erakutsi du, esaterako, uste zena baino 100 gigapascal gutxiagotan egonkortu daitekeela, aurreikuspen guztien aurka. Errearen lan berriak erakutsi du, hortaz, kalkulu teorikoetan fluktuazio horiek kontuan hartu ez izana dagoela LaH10arekin esperimentalki ikusi zenaren eta teorikoki kalkulatu zenaren arteko desberdintasunaren oinarrian.

Orain arte, supereroaleen kalkuluak egin dira atomoak puntu batean geldik egongo balira bezala –fluktuazio kuantikoak kontuan hartu gabe–, kalkulu horiek egitea oso garestia delako. Ikertzaile gutxik du hori egiteko gaitasun teknikoa. Erreak, ordea, azken 6-7 urteetan kalkulu horiek egiteko programa konputazionalak garatzea lortu du, eta haiekin lortu dituzte aipatutako emaitzak. Hemendik hiru bat hilabetera, kalkulurako baliabide horiek denen eskura jarriko dituzte, komunitate zientifikoarentzat baliagarri izango direlakoan.

Aurrera begira, baita presio txikiagoetan ere egonkorrak diren konposatu supereroaleak identifikatzeko balioko du lan berriak. Itxaropentsu azaldu da Errea: “Badaude hautagai batzuk. Eta sorpresak izango ditugu, seguru! Giro-presioraino jaitsiko garela gehiegi esatea da, agian, baina batek daki”.

Gehiago jakiteko, hemen 2019an Ion Erreari egindako elkarrizketa.

Gai honi buruzko eduki gehiago

Elhuyarrek garatutako teknologia