Disposizioni uniche di composti azotati nei nuovi nitruri di ittrio YN₆ e Y₂N₁₁ creati in una cella di stampaggio a diamante a una pressione di compressione di 100 gigapascal. Credito:Andrii Aslandukov.
I ricercatori delle università di Bayreuth e Linköping hanno prodotto due sorprendenti composti dell'azoto e dell'ittrio, un metallo delle terre rare, ad altissima pressione. I nuovi polinitruri contengono strutture cristalline di azoto a forma di anello e spirale che non sono mai state osservate prima negli esperimenti o previste nei calcoli teorici. Sembrano simili alle strutture diffuse dei composti del carbonio. Le sintesi ad alta pressione descritte nella rivista Angewandte Chemie mostrano che la diversità dei possibili composti azotati e delle loro strutture è di gran lunga maggiore di quanto suggerirebbe il comportamento degli atomi di azoto in condizioni normali.
Il numero di composti azotati presenti in natura è molto piccolo rispetto alla diversità strutturale dei composti del carbonio. Ciò è principalmente dovuto al fatto che gli atomi di azoto formano tripli legami estremamente stabili a pressione ambiente normale. Negli ultimi due decenni, tuttavia, è diventato evidente che la chimica dell'azoto cambia in modo significativo a pressioni molto elevate. I gruppi di ricerca dell'Università di Bayreuth, guidati dalla Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia e dal Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky, hanno sintetizzato nuovi composti azotati (nitruri) che presentano strutture insolite e, in alcuni casi, hanno proprietà tecnologicamente molto interessanti, come densità di energia molto elevata o durezza straordinaria. Lo studio ora pubblicato si basa su questa ricerca.
I due nuovi nitruri di ittrio, YN₆ e Y₂N₁₁, sono stati creati in una cella di stampaggio diamantata riscaldata al laser. Ad una pressione di compressione di 100 gigapascal e ad una temperatura di circa 2.700 gradi Celsius, si sono verificate reazioni chimiche tra ittrio e atomi di azoto, che hanno portato ai nuovi composti. Le strutture cristalline di YN₆ e Y₂N₁₁ hanno disposizioni uniche di atomi di azoto:
Fondamentali per il rilevamento di queste strutture molto insolite sono state le ultime tecniche di diffrazione di raggi X di sincrotrone ad alta pressione a cristallo singolo. Tra le altre cose, hanno rivelato che gli atomi di azoto nelle nuove strutture cristalline sono collegati tra loro da legami covalenti, mentre non ci sono legami covalenti tra gli atomi di azoto e di ittrio.
"Nella chimica organica, i composti di carbonio a forma di anello e di spirale sono di fondamentale importanza. I pochi polinitruri conosciuti fino ad oggi in cui gli atomi di azoto formano tali strutture sono tutti composti inorganici. Tuttavia, la nostra sintesi ad alta pressione di Y₂N₁₁ è un'ulteriore prova che l'azoto ha il potenziale fondamentale per formare tali unità strutturali", afferma Andrii Aslandukov, primo autore della nuova pubblicazione e un dottorato di ricerca. studente del gruppo di ricerca del Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky presso il Geoinstitute Bavarian (BGI) e della Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia presso il Laboratorio di Cristallografia dell'Università di Bayreuth.
"Insieme ai nostri partner di Linköping, continueremo a portare avanti la ricerca su tali composti azotati a Bayreuth. Potremmo non essere lontani nella ricerca ad alta pressione dalla sintesi di polinitruri che mostrano una diversità strutturale oggi impensata. Questo sarebbe l'inizio di una nuova branca della chimica:la chimica organica dell'azoto ad alte pressioni", spiega il Prof. Dubrovinskaia. + Esplora ulteriormente
