Strutture cristalline dei composti ferro-azoto. Le sfere arancioni e blu mostrano le posizioni degli atomi di Fe e N, rispettivamente. (a) Fe3N2 a 50?GPa. La struttura è costituita da prismi trigonali quadrangolari ricoperti di faccia NFe7, che sono interconnessi condividendo facce e bordi trigonali. (b) FeN a 50 GPa con tipo di struttura NiAs. (c) FeN2 a 58 GPa; Sono mostrati gli ottaedri FeN6, che sono collegati in catene infinite attraverso bordi comuni e allineati lungo l'asse c. Queste catene sono interconnesse tramite vertici comuni. Un ulteriore collegamento tra gli ottaedri FeN6 è fornito tramite legami N-N. (d) FeN4 a 135 GPa. Nella struttura di FeN4, ogni atomo di Fe è membro di due metallacicli Fe[N4] non planari a cinque membri, che sono quasi paralleli al piano reticolare (1-10). Gli atomi di azoto formano infinite catene a zigzag, che corre lungo la direzione c. Credito:NUST MISIS
Scienziati di NUST MISIS e colleghi dell'Università di Bayreuth, l'Università di Münster (Germania), l'Università di Chicago (USA), e la Linköping University (Svezia) hanno creato nitruri, precedentemente ritenuto impossibile da ottenere, tramite un metodo molto semplice di sintesi diretta. I risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura e Angewandte Chemie Edizione Internazionale .
I nitruri sono utilizzati attivamente nei rivestimenti superduri e nell'elettronica. Generalmente, il contenuto di azoto in questi materiali è basso, ed è quindi difficile ottenere che i livelli di azoto superino i livelli dei metalli di transizione (poiché i legami azotati sono molto energetici).
Gli elementi renio e ferro, che i ricercatori hanno scelto per gli esperimenti, caratterizzano particolarmente bene questo problema. Come tale, i ricercatori hanno deciso di modificare la sintesi da condizioni ordinarie sulla Terra a una condizione di pressione ultra elevata.
"Questo metodo è uno dei modi più promettenti per creare nuovi materiali di alta qualità, e apre fantastiche opportunità. Ci sono esempi ben noti come i diamanti artificiali e il nitruro di boro cubico (CBN), che sono esistiti in una forma naturale. Però, stiamo creando consapevolmente materiali che sono impossibili [da fare] in natura, " disse Igor Abrikosov, capo del Laboratorio NUST MISIS per la Modellazione e Sviluppo di Nuovi Materiali.
Secondo Abrikosov, gli esperimenti hanno prodotto risultati quasi immediatamente. Azoto, insieme a un metallo di transizione, viene inserito in una cella ad incudine diamantata e viene effettuata una semplice sintesi diretta ad alta pressione.
"Il nitruro di renio ha una caratteristica di bassa comprimibilità, quindi ha caratteristiche meccaniche potenzialmente molto elevate e la caratteristica di superdurezza, che è importante, Per esempio, nel miglioramento della qualità degli utensili da taglio, "Abrikosov ha aggiunto.
Abrikosov crede che il gruppo di ricerca chiarirà in seguito se i materiali sono superconduttori o magneti, e se sono adatti per la spintronica. Il loro concatenamento all'indietro richiede ulteriori ricerche sperimentali per ulteriori analisi. Questa ricerca è già in corso, tuttavia, e probabilmente darà i suoi frutti entro il prossimo anno. Se il team di ricerca dimostra la superdurezza presunta del materiale, quindi entro cinque anni saremo in grado di vedere materiali "impossibili" utilizzati in campi commerciali.
