Ossopnictide

In chimica un'ossopnictide è un composto che include ossigeno e uno pnicogeno (un elemento del gruppo 15 della tavola periodica degli elementi), oltre ad uno o più elementi chimici appartenenti ai metalli di transizione o alle terre rare ed ai metalli alcalini o metalli alcalino terrosi. Sono composti artificiali ottenuti in laboratorio e studiati a partire dal 1995^[1]. L'interesse per questi composti è specialmente legato alle proprietà di superconduzione che alcuni mostrerebbero (LaOFeP e LaOFeAs fra i primi scoperti)^[2]^[3]^[4]. Dalle ossopnictidi si riuscirebbe, attraverso la sostituzione dell'ossido con fluoro, a raggiungere materiali dalle migliori proprietà.

Le ossopnictidi sono state brevettate come semiconduttori magnetici^[5].

Formule e Struttura

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Le ossopnictidi sono costituite da strati. All'interno degli strati sono perlopiù presenti strutture tetragonali, esagonali, occasionalmente monocline^[6]. La formula con cui generalmente si indicano sono

ATPnO   (A=primo metallo) (T=secondo metallo se presente) (Pn=fosforo, arsenico, antimonio, bismuto)

Alcune ossopnictidi

A₂Mn₃Pn₂O₂ (A=stronzio, bario) (Pn=fosforo, arsenico, antimonio, bismuto), tetragonale
A₂Zn₃As₂O₂ (A=stronzio, bario)
Ba₂Mn₂Pn₂O (Pn=antimonio, bismuto), esagonale
Ba₂Mn₂As₂O, monoclino
U₂Cu₂Pn₃O (Pn=fosforo, arsenico), tetragonale
ACuPO e AAsPO (A=uranio, torio), tetragonale semplice

Superconduttività

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La prima ossopnictide di ferro superconduttore è stata scoperta nel 2006^[2] Un drastico aumento della superconducibilità fu riscontrato con la sostituzione dell'elemento fosforo con l'arsenico^[3] e la scoperta si aggancia a studi simili fatti su cuprati superconduttori scoperti nel 1986.

Nel 2008 sono stati scoperti superconduttori ad alte temperature (sopra i 55 K) di composizione ReOTmPn dove Re è una terra rara, Tm è un metallo di transizione e Pn è un pnictogeno^[7].

T_c di alcune ossopnictidi
Material	LaO_0.89F_0.11FeAs	LaO_0.9F_0.2FeAs	CeFeAsO_0.84F_0.16	SmFeAsO_0.9F_0.1	La_0.5Y_0.5FeAsO_0.6	NdFeAsO_0.89F_0.11	PrFeAsO_0.89F_0.11	GdFeAsO_0.85	SmFeAsO_~0.85
T_c (K)	26^[8]	28.5^[9]	41^[8]	43^[8]	43.1^[10]	52^[8]	52^[11]	53.5^[12]	55^[13]

Test magnetici a campi superiori ai 45 T (tesla)^[14]^[15] suggerirebbero che il campo critico di composti come LaFeAsO_0.89F_0.11 potrebbe essere intorno ai 64 T. Un materiale differente basato sull'elemento lantanio e testato a 6 K predirrebbe un campo critico a 122 T (La_0.8K_0.2FeAsO_0.8F_0.2.^[9]).

A causa della fragilità delle ossopnictidi, i test sono stati eseguiti usando il composto in forma polvere all'interno di tubi^[16]. Sembra anche appurato che in realtà la superconduzione nelle ossopnictidi risieda nello strato del metallo di transizione (quale ad esempio ferro). Esistono materiali superconduttori sia senza ossigeno che senza elemento pnicogeno.

Note

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^ Barbara I. Zimmer, Wolfgang Jeitschko, Jörg H. Albering, Robert Glaum and Manfred Reehuis, The rate earth transition metal phosphide oxides LnFePO, LnRuPO and LnCoPO with ZrCuSiAs type structure, in Journal of Alloys and Compounds, vol. 229, n. 2, 1995, pp. 238–242, DOI:10.1016/0925-8388(95)01672-4.
^ ^a ^b Yoichi Kamihara, Hidenori Hiramatsu, Masahiro Hirano, Ryuto Kawamura, Hiroshi Yanagi, Toshio Kamiya, and Hideo Hosono, Iron-Based Layered Superconductor: LaOFeP, in J. Am. Chem. Soc., vol. 128, n. 31, 2006, pp. 10012–10013, DOI:10.1021/ja063355c, PMID 16881620.
^ ^a ^b Hiroki Takahashi, Kazumi Igawa, Kazunobu Arii, Yoichi Kamihara, Masahiro Hirano, Hideo Hosono, Superconductivity at 43 K in an iron-based layered compound LaO_1-xF_xFeAs, in Nature, vol. 453, n. 7193, 2008, pp. 376–378, DOI:10.1038/nature06972, PMID 18432191.
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Collegamenti esterni

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Selezione di articoli liberamente scaricabili del New Journal of Physics su superconduttori a base di ferro, su iop.org.
T C Ozawa and S M Kauzlarich, Chemistry of layered d-metal pnictide oxides and their potential as candidates for new superconductors, in Sci. Technol. Adv. Mater., vol. 9, 2008, p. 033003, DOI:10.1088/1468-6996/9/3/033003.

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[14] R. Colin Johnson, High-temp superconductors pave way for 'supermagnets', su planetanalog.com, 29 maggio 2008. URL consultato il 16 giugno 2023 (archiviato dall'url originale il 10 settembre 2012).

[15] F. Hunte, J. Jaroszynski, A. Gurevich, D. C. Larbalestier, R. Jin, A. S. Sefat, M. A. McGuire, B. C. Sales, D. K. Christen & D. Mandrus, Two-band superconductivity in LaFeAsO0.89F0.11 at very high magnetic fields, in Nature, vol. 453, n. 7197, 2008, pp. 903–905, DOI:10.1038/nature07058, PMID 18509332.

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