Fuleretos supercondutores de alta temperatura crítica

Abstract

A temperatura crítica (Tᴄ) dos fuleretos supercondutores do tipo A₂BC₆₀ e A₃C₆₀ (A, B = Na, K, Rb, Cs), com os metais alcalinos isolados e solvatados com moléculas de amônia, metilamina e água, é calculada através da equação BCS modificada usando uma análise multivariada do parâmetro de rede, raio iônico, eletronegatividade, e outras propriedades eletrônicas obtidas a partir de cálculos da Teoria do Funcional da Densidade para átomos metálicos e diferentes modelos de cluster representando os cristais supercondutores. A literatura mostra que a solvatação dos metais aumenta o volume da célula sem modificar a simetria fcc do cristal. A expansão da rede cristalina e modificações na estrutura eletrônica do material podem modificar significativamente a temperatura crítica. Nossos resultados estão em boa concordância com os dados experimentais, tanto para os fulerenos dopados com metais alcalinos quanto para os compostos solvatados (NH₃)₄Na₂CsC₆₀, (CH₃NH₂)K₃C₆₀ e (NH₃)K₃C₆₀. Na amoniação do Na₂CsC₆₀, ocorre uma expansão da rede e um aumento do caráter iônico das ligações químicas entre os ligantes nos sítios octaédricos e tetraédricos e o C₆₀, o que aumenta sua temperatura crítica em cerca de 20 K. A metilamina pode elevar a temperatura crítica, mas não é tão eficiente quanto à amônia. Encontramos também que a hidratação do Na₃C₆₀ leva ao estado supercondutor e que (H₂O)₄Cs₃C₆₀ é um fulereto high-Tᴄ em torno de 50 K. Cálculos de frequência nos clusters mostram que a região de interação elétron-fônon se situam na faixa de até 100 cm⁻¹, em acordo com dados experimentais.