Los científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología MISIS junto con colegas de Alemania y Suecia lograron un resultado que parecía imposible. Los investigadores lograron crear a presiones ultra altas un nuevo material que conserva su estructura y propiedades incluso bajo presión atmosférica normal. Es más, resultó que se puede recrear en condiciones de laboratorio más "triviales" a través de reacciones químicas complejas. Los resultados del experimento junto con su explicación teórica se presentan en Comunicaciones de la naturaleza .

Por muchos años, un equipo internacional de científicos de NUST MISIS, la Universidad de Bayreuth (Alemania) y la Universidad de Linköping (Suecia) han estado trabajando en la búsqueda de nuevas modificaciones superduro de carburos y nitruros de metales de transición a presiones ultraaltas. Dichos metales tienen una alta dureza y un alto punto de fusión, por lo que se utilizan en la producción de aleaciones resistentes al calor, herramientas de corte, sensores de alta temperatura, y revestimientos protectores resistentes a ácidos y álcalis. La creación de modificaciones superduro más avanzadas llevará el uso de tales materiales a un nivel fundamentalmente nuevo.

Experimentos anteriores han demostrado la capacidad de crear modificaciones de nitruros de metales de transición que son "imposibles" para las condiciones de la Tierra. pero estas modificaciones "se desintegraron" cuando la presión disminuyó. El siguiente metal expuesto a una presión ultra alta fue el renio. Esto resultó ser un gran avance:el material modificado a tal presión ha conservado su nueva estructura y propiedades en las condiciones de "habitación" convencionales.

Hasta cierto punto, la complejidad de dicha investigación se puede comparar con un juego de golf, donde el hoyo está ubicado en una colina empinada, y uno necesita no solo meter la pelota, sino también para guardarlo dentro.

Durante el experimento, El renio y el nitrógeno se colocaron en un yunque de diamante. Luego, el yunque se comprimió simultáneamente con un láser calentándolo a más de 2000 Kelvin (> 1700 ° C). Como resultado, a presiones de 40 a 90 GPa (de 400 a 900 mil atmósferas terrestres), se obtuvo una estructura monocristalina especial, es decir, pernitruro de renio y dos átomos de nitrógeno (pernitruro de nitruro de renio).

"El renio es casi incompresible como tal, ya que su módulo volumétrico es de aproximadamente 400 GPa. Después de la modificación, aumentó a 428 GPa. Para comparar con, el módulo de volumen del diamante es 441 GPa. Es más, gracias a los componentes nitrogenados, la dureza del pernitruro de renio aumentó 4 veces, hasta 37 GPa. Normalmente, los materiales obtenidos a presiones ultraaltas no pueden conservar sus propiedades después de la extracción del yunque de diamante, pero esta vez nuestros compañeros quedaron gratamente sorprendidos. Por supuesto, este resultado requirió explicación, así que modelamos el proceso en nuestra supercomputadora. Los resultados teóricos confirmaron los datos experimentales y arrojaron una explicación tanto de las propiedades inusuales del nuevo material como de la posibilidad de su síntesis no solo en el extremo, pero también en condiciones normales de la Tierra, "Igor Abrikosov, Profesor, asesor científico del laboratorio de Modelado y Desarrollo de Materiales en NUST "MISIS, "Jefe de la División de Física Teórica del Departamento de Física, Química y Biología, Universidad de Linköping, explica.

En efecto, Es importante comprender que el yunque de diamante solo se puede utilizar para experimentos, ya que es muy pequeño, complejo y caro. Por eso los científicos decidieron desarrollar una tecnología que permitiera recrear esta nueva modificación en condiciones más "triviales". Habiendo entendido los procesos que ocurren en el material a presiones ultra altas, los científicos pudieron calcular y realizar una reacción química con azida de amonio en una prensa de gran volumen a 33 GPa. Ahora que la existencia de tal modificación está probada teórica y experimentalmente, se pueden probar otras formas de obtenerlo, por ejemplo, deposición de películas delgadas.

Previamente, Los científicos han demostrado que se pueden crear modificaciones "prohibidas" de óxido de berilio, sílice y varios nitruros, así como para transformar la hematita aislante en un conductor. Todo esto sucedió a presiones cientos de miles (y a veces millones) de veces más altas que las atmosféricas.