Investigadores de la Universidad Federal de Kazán han logrado descifrar la estructura del antimonio en estado fundido, un avance que promete tener implicaciones tanto teóricas como prácticas en el ámbito de los materiales. El antimonio, un elemento químico ampliamente utilizado en la producción de materiales electrónicos y aleaciones metálicas resistentes a la corrosión y temperaturas elevadas, presenta características estructurales inusuales en su estado fundido, especialmente cerca de su punto de fusión.
Según el Dr. Anatolii Mokshin, supervisor del estudio y catedrático del Departamento de Física Computacional y Modelado de Procesos Físicos, “el fundido de antimonio es interesante porque, cerca del punto de fusión, los átomos pueden formar estructuras enlazadas en forma de clústeres compactos o cadenas extendidas, manteniéndose en un estado ligado durante un tiempo considerable”. Esta investigación ha identificado que la unidad básica de estas estructuras está compuesta por tripletas de átomos adyacentes, cuyos centros de masa se encuentran en los vértices de triángulos rectángulos. Estas tripletas son la base de estructuras más grandes, cuya presencia provoca anomalías estructurales detectadas en experimentos de difracción de neutrones y rayos X.
Evidencias experimentales y modelado computacional
El enfoque de modelado computacional, basado en cálculos cuántico-químicos, ha permitido reproducir con alta precisión las anomalías en la estructura del antimonio fundido. Bulat Galimzyanov, profesor asociado del mismo departamento, señala que “estas anomalías estructurales se manifiestan como picos adicionales en los patrones de difracción de neutrones y rayos X”. A pesar de que estas características han sido registradas experimentalmente durante un tiempo, persisten debates en la comunidad científica sobre su naturaleza física.
El estudio también revela que estructuras similares a las observadas en el antimonio fundido se hallan en el bismuto puro, otro elemento perteneciente al grupo de los pnictógenos. Artem Tsygankov, asistente de cátedra en el Departamento, explica que “hemos descubierto que, cerca del punto de fusión, también pueden formarse estructuras de larga duración en el bismuto. Esto sugiere que los procesos físicos en estos fundidos pueden describirse de manera unificada”.
Estos hallazgos no solo contribuyen a la comprensión de los procesos fundamentales que ocurren a escalas comparables al tamaño de átomos y moléculas, sino que también tienen una relevancia práctica, ya que pueden ser utilizados en el diseño de nuevos materiales con propiedades físicas y químicas únicas.
Más información: Artem A. Tsygankov et al, Physical nature of quasi-stable structures existing in antimony melt, Journal of Molecular Liquids (2024). DOI: 10.1016/j.molliq.2024.126699
Proporcionado por Kazan Federal University
