Estruturas cristalinas de compostos de ferro-nitrogênio. As bolas laranja e azuis mostram as posições dos átomos de Fe e N, respectivamente. (a) Fe3N2 a 50? GPa. A estrutura é construída com prismas trigonais quadriláteros com cobertura facial NFe7, que são interconectados compartilhando faces e arestas trigonais. (b) FeN a 50 GPa com tipo de estrutura NiAs. (c) FeN2 em 58 GPa; São mostrados os octaedros FeN6, que são conectados em cadeias infinitas por meio de bordas comuns e alinhados ao longo do eixo c. Essas cadeias são interconectadas por vértices comuns. A ligação adicional entre os octaedros FeN6 é fornecida por meio de ligações N-N. (d) FeN4 em 135 GPa. Na estrutura do FeN4, cada átomo de Fe é um membro de dois metalaciclos Fe [N4] não planares de cinco membros, que são quase paralelos ao plano da rede (1-10). Os átomos de nitrogênio formam cadeias em ziguezague infinitas, correndo ao longo da direção c. Crédito:NUST MISIS
Cientistas da NUST MISIS e colegas da Universidade de Bayreuth, a Universidade de Münster (Alemanha), a Universidade de Chicago (EUA), e a Linköping University (Suécia) criaram nitretos, anteriormente considerado impossível de obter, através de um método muito simples de síntese direta. Os resultados foram publicados em Nature Communications e Angewandte Chemie International Edition .
Os nitretos são usados ativamente em revestimentos superduros e eletrônicos. Usualmente, o teor de nitrogênio nesses materiais é baixo, e, portanto, é difícil fazer com que os níveis de nitrogênio excedam os níveis dos metais de transição (já que as ligações de nitrogênio são de energia muito alta).
Os elementos rênio e ferro, que os pesquisadores escolheram para os experimentos, caracterizar este problema particularmente bem. Como tal, os pesquisadores decidiram mudar a síntese de condições normais na Terra para uma condição de ultra-alta pressão.
"Este método é uma das formas mais promissoras de criar novos materiais de alta qualidade, e abre oportunidades fantásticas. Existem exemplos bem conhecidos como diamantes artificiais e nitreto cúbico de boro (CBN), que existiram em uma forma natural. Contudo, estamos conscientemente criando materiais que são impossíveis [de fazer] na natureza, "disse Igor Abrikosov, chefe do Laboratório NUST MISIS para Modelagem e Desenvolvimento de Novos Materiais.
De acordo com Abrikosov, os experimentos produziram resultados quase imediatamente. Azoto, junto com um metal de transição, é colocado em uma célula de bigorna de diamante e uma síntese direta simples é realizada sob alta pressão.
"O nitreto de rênio tem uma característica de baixa compressibilidade, portanto, tem potencialmente características mecânicas muito altas e a característica de superdureza - o que é importante, por exemplo, na melhoria da qualidade das ferramentas de corte, "Abrikosov acrescentou.
Abrikosov acredita que o grupo de pesquisa vai esclarecer mais tarde se os materiais são supercondutores ou ímãs, e se eles são adequados para spintrônica. Seu encadeamento reverso requer mais pesquisas experimentais para análises posteriores. Esta pesquisa já está em andamento, no entanto, e provavelmente dará frutos no próximo ano. Se a equipe de pesquisa provar a suposta superdureza do material, então, dentro de cinco anos, poderemos ver materiais "impossíveis" sendo usados em campos comerciais.
