Международная исследовательская группа создала неизвестный ранее материал, пернитрид нитрида рения, который обладает высокой электрической проводимостью, как металл, но при этом является сверхтвердым и может выдерживать огромное давление, как алмаз.
Ранее считалось, что эти свойства не могут проявляться одновременно в одном и том же материале и поэтому являются несовместимыми. Однако недавно полученное соединение опровергло данное научное предубеждение.
Первоначально ученые синтезировали небольшое количество пернитрид нитрида рения в экспериментах лаборатории Байройтского университета в ячейке с алмазной наковальней при давлении от 40 до 90 ГПа. Изучение Re2(N2)(N)2 с помощью электронного синхротрона показало, что в его кристаллической структуре есть как отдельные атомы азота, так и пары NN, в которых два атома прочно связаны друг с другом. Такое внутреннее строение очевидно обуславливает очень высокую устойчивость к внешнему давлению.
Впоследствии ученые усовершенствовали процесс синтеза, что позволило им производить новый материал в большем объеме и при давлении в 33 ГПа. Для этого они использовали реакцию рения с азидом аммония и технологию прессования. Полученный таким образом пернитрид нитрида рения уже можно исследовать в условиях окружающей среды.
Структура пернитрида нитрида рения, содержащего единичные атомы азота (красный) и азотные пары NN (синий). Большие шары показывают атомы рения.
Данный процесс может быть использован для синтеза других нитридов, в частности нитридов переходных металлов, которые также могут иметь технологически важные свойства. Исследование наглядно показало, что применение высокого давления может обусловить инновации в области материаловедения.
Недавно ученые также изготовили новый материал для сбора солнечного тепла, который даже зимой поддерживает температуру выше 200 °C.
текст: Илья Бауэр, фото: blogspot, схема: University of Bayreuth