Júlio Verne não podia nem sonhar com isso:uma equipe de pesquisa da Universidade de Bayreuth, juntamente com parceiros internacionais, ultrapassou os limites da pesquisa de alta pressão e alta temperatura em dimensões cósmicas. Pela primeira vez, eles conseguiram gerar e analisar simultaneamente materiais sob pressões de compressão de mais de um terapascal (1.000 gigapascals). Tais pressões extremamente altas prevalecem, por exemplo, no centro do planeta Urano; eles são mais de três vezes maiores do que a pressão no centro da Terra. Na Natureza , os pesquisadores apresentam o método que desenvolveram para a síntese e análise estrutural de novos materiais.
Modelos teóricos preveem estruturas e propriedades muito incomuns de materiais sob condições extremas de pressão e temperatura. Mas até agora, essas previsões não puderam ser verificadas em experimentos em pressões de compressão de mais de 200 gigapascals. Por um lado, são necessários requisitos técnicos complexos para expor amostras de materiais a pressões tão extremas e, por outro, faltavam métodos sofisticados para análises estruturais simultâneas. Os experimentos publicados na Nature portanto, abrem-se dimensões completamente novas para a cristalografia de alta pressão:materiais podem agora ser criados e estudados em laboratório que existem – se é que existem – apenas sob pressões extremamente altas na vastidão do universo.

"O método que desenvolvemos nos permite pela primeira vez sintetizar novas estruturas materiais na faixa terapascal e analisá-las in situ - isto é:enquanto o experimento ainda está em andamento. e estruturas de cristais e pode aprofundar significativamente nossa compreensão da matéria em geral. Insights valiosos podem ser obtidos para a exploração de planetas terrestres e a síntese de materiais funcionais usados ​​em tecnologias inovadoras", explica o Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky do Geoinstituto da Baviera ( BGI) na Universidade de Bayreuth, o primeiro autor da publicação.

In their new study, the researchers show how they have generated and visualized in situ novel rhenium compounds using the now discovered method. The compounds in question are a novel rhenium nitride (Re₇N₃) and a rhenium-nitrogen alloy. These materials were synthesized under extreme pressures in a two-stage diamond anvil cell heated by laser beams. Synchrotron single-crystal X-ray diffraction enabled full chemical and structural characterization.

"Two and a half years ago, we were very surprised in Bayreuth when we were able to produce a superhard metallic conductor based on rhenium and nitrogen that could withstand even extremely high pressures. If we apply high-pressure crystallography in the terapascal range in the future, we may make further surprising discoveries in this direction. The doors are now wide open for creative materials research that generates and visualizes unexpected structures under extreme pressures," says the study's lead author, Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia from the Laboratory of Crystallography at the University of Bayreuth. + Explorar mais

Extremely hard yet metallically conductive:Researchers develop novel material with high-tech prospects