Un equipo internacional con investigadores de la Universidad de Bayreuth ha logrado por primera vez descubrir un material bidimensional previamente desconocido mediante el uso de tecnología moderna de alta presión. El nuevo material, berilonitreno, consta de átomos de nitrógeno y berilio dispuestos regularmente. Tiene una estructura de celosía electrónica inusual que muestra un gran potencial para aplicaciones en tecnología cuántica. Su síntesis requirió una presión de compresión que es aproximadamente un millón de veces mayor que la presión de la atmósfera terrestre. Los científicos han presentado su descubrimiento en la revista. Cartas de revisión física .

Desde el descubrimiento del grafeno, que está hecho de átomos de carbono, El interés por los materiales bidimensionales ha crecido de manera constante en la investigación y la industria. Bajo presiones extremadamente altas de hasta 100 gigapascales, investigadores de la Universidad de Bayreuth, junto con socios internacionales, ahora han producido nuevos compuestos compuestos por átomos de nitrógeno y berilio. Estos son polinitruros de berilio, algunos de los cuales se ajustan a la monoclínica, otros al sistema de cristales triclínicos. Los polinitruros de berilio triclínicos exhiben una característica inusual cuando cae la presión. Adoptan una estructura cristalina formada por capas. Cada capa contiene cadenas de nitrógeno en zigzag conectadas por átomos de berilio. Por lo tanto, puede describirse como una estructura plana que consta de pentágonos BeN₄ y hexágonos Be₂N₄. Por lo tanto, cada capa representa un material bidimensional, berilonitreno.

Cualitativamente, beryllonitrene es un nuevo material 2D. A diferencia del grafeno, la estructura cristalina bidimensional del berilonitreno da como resultado una red electrónica ligeramente distorsionada. Debido a sus propiedades electrónicas resultantes, El berilonitreno sería excelente para aplicaciones en tecnología cuántica si algún día pudiera producirse a escala industrial. En este campo aún joven de investigación y desarrollo, el objetivo es utilizar las propiedades y estructuras de la mecánica cuántica de la materia para innovaciones técnicas, por ejemplo, para la construcción de computadoras de alto rendimiento o para nuevas técnicas de cifrado con el objetivo de una comunicación segura.

"Por primera vez, La estrecha cooperación internacional en la investigación de alta presión ha logrado producir un compuesto químico que antes era completamente desconocido. Este compuesto podría servir como precursor de un material 2D con propiedades electrónicas únicas. El fascinante logro solo fue posible con la ayuda de una presión de compresión generada en un laboratorio casi un millón de veces mayor que la presión de la atmósfera terrestre. Nuestro estudio demuestra una vez más el extraordinario potencial de la investigación de alta presión en la ciencia de los materiales, ", dice la coautora, la Dra. Natalia Dubrovinskaia, del Laboratorio de Cristalografía de la Universidad de Bayreuth.

"Sin embargo, No hay posibilidad de idear un proceso para la producción de berilonitreno a escala industrial mientras presiones extremadamente altas, como los que solo se pueden generar en el laboratorio de investigación, son necesarios para esto. Sin embargo, Es muy significativo que el nuevo compuesto se haya creado durante la descompresión y que pueda existir en condiciones ambientales. En principio, No podemos descartar que algún día sea posible reproducir beryllonitrene o un material 2D similar con procesos técnicamente menos complejos y utilizarlo industrialmente. Con nuestro estudio, Hemos abierto nuevas perspectivas para la investigación de alta presión en el desarrollo de materiales 2D tecnológicamente prometedores que pueden superar al grafeno. ", dice el autor correspondiente, el Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky, del Instituto Bávaro de Investigación de Geoquímica y Geofísica Experimentales de la Universidad de Bayreuth.