Vědci z Univerzity Karlovy, IT4Innovations při VŠB – Technické univerzitě Ostrava a Akademie věd ČR spolupracují na výzkumu interakce aktinoidů s vodíkem. Výsledky společného výzkumu těchto prvků publikoval prestižní časopis Reports on Progress in Physics.

Autoři článku publikovaného v časopise Reports on Progress in Physics – Ladislav Havela z Univerzity Karlovy, Dominik Legut z IT4Innovations a Jindřich Kolorenč z Akademie věd ČR – se zabývají výzkumem interakcí aktinoidů s vodíkem a fyzikálních vlastností hydridů aktinoidů. Interakce aktinoidů s vodíkem může vést k rozpadu „součástek“. Afinita ke vzniku hydridů má však také pozitivní stránku. Kovový uran je využíván ke skladování a uvolňování tritia v systémech jaderné fúze. Zájem autorů spočívá především v pochopení hydridů aktinoidových kovů a intermetalických sloučenin jako pevných látek kombinujících nejlehčí a nejtěžší prvky periodické soustavy. Článek publikovaný v časopise Reports on Progress in Physics zmiňuje historický vývoj od 40. let 20. století a uvádí výsledky vlastního výzkumu, které objasňují změny elektronové struktury, vlastností krystalové mříže a spektroskopických charakteristik v důsledku zabudování atomů vodíku do intersticiálních poloh, které vedou k objemové expanzi a nábojovým přesunům.

Výzkum přináší například odpověď na otázku, proč jsou hydridy uranu a plutonia feromagnetické. Magnetismus ve většině uranových sloučenin vzniká až v nadkritické vzdálenosti dvou nejbližších uranových atomů (tzv. Hillův limit). To však neplatí pro zde zkoumanou sloučeninu β-UH3 a její deriváty, kde transfer elektronů k vodíku způsobuje dalekosáhlé výměnné interakce a nekolineární uspořádání feromagnetismu. Sloučeniny aktinoidů s vodíkem, např. LaH10, jsou zajímavé i tím, že zde byla predikována a experimentálně ověřena supravodivost při teplotě až 260 K, avšak za extrémně vysokých tlaků, tj. 180 GPa. Samotná role vodíku a aktinoidů pro mechanismus supravodivosti je stále předmětem výzkumu.

Odborný článek: https://doi.org/10.1088/1361-6633/acbe50

 

Intersticiální polohy atomů vodíku ve struktuře α-UH3 a β-UH3 (uvnitř uranového tetraedru). Atomy uranu v β-UH3 jsou lokalizované ve dvou různých Wyckoffových pozicích 2a a 6c (rozlišeny odstíny zelené barvy).