Estructuras cristalinas de compuestos de hierro-nitrógeno. Las bolas naranjas y azules muestran las posiciones de los átomos de Fe y N, respectivamente. (a) Fe3N2 a 50? GPa. La estructura está construida con prismas trigonales cuadriláteros cubiertos por la cara NFe7, que están interconectados al compartir caras y aristas trigonales. (b) FeN a 50 GPa con tipo de estructura NiAs. (c) FeN2 a 58 GPa; Se muestran los octaedros de FeN6, que están conectados en cadenas infinitas a través de bordes comunes y alineados a lo largo del eje c. Estas cadenas están interconectadas a través de vértices comunes. Se proporciona un enlace adicional entre los octaedros de FeN6 a través de enlaces N-N. (d) FeN4 a 135 GPa. En la estructura de FeN4, cada átomo de Fe es un miembro de dos metalaciclos de Fe [N4] de cinco miembros no planos, que son casi paralelos al plano de celosía (1-10). Los átomos de nitrógeno forman infinitas cadenas en zigzag, corriendo a lo largo de la dirección c. Crédito:NUST MISIS
Científicos de NUST MISIS y colegas de la Universidad de Bayreuth, la Universidad de Münster (Alemania), la Universidad de Chicago (EE. UU.), y la Universidad de Linköping (Suecia) han creado nitruros, previamente considerado imposible de obtener, a través de un método muy simple de síntesis directa. Los resultados han sido publicados en Comunicaciones de la naturaleza y Edición internacional Angewandte Chemie .
Los nitruros se utilizan activamente en recubrimientos superduros y electrónica. Generalmente, el contenido de nitrógeno en estos materiales es bajo, y, por tanto, es difícil conseguir que los niveles de nitrógeno superen los niveles de los metales de transición (ya que los enlaces de nitrógeno son de muy alta energía).
Los elementos renio y hierro, que los investigadores eligieron para los experimentos, caracterizan este problema particularmente bien. Como tal, los investigadores decidieron cambiar la síntesis de condiciones ordinarias en la Tierra a una condición de presión ultra alta.
"Este método es una de las formas más prometedoras de crear nuevos materiales de alta calidad, y abre oportunidades fantásticas. Hay ejemplos bien conocidos como diamantes artificiales y nitruro de boro cúbico (CBN), que han existido en forma natural. Sin embargo, estamos creando conscientemente materiales que son imposibles [de fabricar] en la naturaleza, "dijo Igor Abrikosov, Jefe del Laboratorio NUST MISIS para el Modelado y Desarrollo de Nuevos Materiales.
Según Abrikosov, los experimentos produjeron resultados casi de inmediato. Nitrógeno, junto con un metal de transición, se coloca en una celda de yunque de diamante y se lleva a cabo una síntesis directa simple a alta presión.
"El nitruro de renio tiene una característica de baja compresibilidad, por lo que potencialmente tiene características mecánicas muy altas y la característica de superdureza, que es importante, por ejemplo, en la mejora de la calidad de las herramientas de corte, ", Añadió Abrikosov.
Abrikosov cree que el grupo de investigación aclarará más adelante si los materiales son superconductores o imanes. y si son adecuados para la espintrónica. Su encadenamiento hacia atrás requiere más investigación experimental para un análisis más detallado. Sin embargo, esta investigación ya está en marcha, y probablemente dará frutos durante el próximo año. Si el equipo de investigación demuestra la supuesta superdureza del material, luego, dentro de cinco años, podremos ver materiales "imposibles" que se utilizan en campos comerciales.
