Uma equipe internacional com pesquisadores da Universidade de Bayreuth conseguiu pela primeira vez descobrir um material bidimensional até então desconhecido usando tecnologia moderna de alta pressão. O novo material, berilonitrene, consiste em átomos de nitrogênio e berílio regularmente arranjados. Ele tem uma estrutura de rede eletrônica incomum que mostra grande potencial para aplicações em tecnologia quântica. Sua síntese exigia uma pressão de compressão cerca de um milhão de vezes maior do que a pressão da atmosfera terrestre. Os cientistas apresentaram sua descoberta na revista Cartas de revisão física .

Desde a descoberta do grafeno, que é feito de átomos de carbono, O interesse por materiais bidimensionais tem crescido constantemente na pesquisa e na indústria. Sob pressões extremamente altas de até 100 gigapascals, pesquisadores da Universidade de Bayreuth, junto com parceiros internacionais, já produziram novos compostos compostos de átomos de nitrogênio e berílio. Estes são polinitretos de berílio, alguns dos quais estão em conformidade com o monoclínico, outros para o sistema de cristal triclínico. Os polinitretos de berílio triclínicos exibem uma característica incomum quando a pressão cai. Eles assumem uma estrutura cristalina composta por camadas. Cada camada contém cadeias de nitrogênio em zigue-zague conectadas por átomos de berílio. Portanto, pode ser descrito como uma estrutura plana que consiste em pentágonos BeN₄ e hexágonos Be₂N₄. Assim, cada camada representa um material bidimensional, berilonitrene.

Qualitativamente, berilonitrene é um novo material 2D. Ao contrário do grafeno, a estrutura cristalina bidimensional do berilonitrene resulta em uma rede eletrônica ligeiramente distorcida. Por causa de suas propriedades eletrônicas resultantes, berilonitrene seria excelentemente adequado para aplicações em tecnologia quântica se pudesse um dia ser produzido em escala industrial. Neste campo ainda jovem de pesquisa e desenvolvimento, o objetivo é usar as propriedades e estruturas da mecânica quântica da matéria para inovações técnicas, por exemplo, para a construção de computadores de alto desempenho ou para novas técnicas de criptografia com o objetivo de comunicação segura.

"Pela primeira vez, A estreita cooperação internacional em pesquisa de alta pressão conseguiu agora produzir um composto químico que antes era completamente desconhecido. Este composto pode servir como um precursor para um material 2D com propriedades eletrônicas únicas. A conquista fascinante só foi possível com a ajuda de uma pressão de compressão gerada em laboratório quase um milhão de vezes maior do que a pressão da atmosfera terrestre. Nosso estudo, portanto, prova mais uma vez o extraordinário potencial da pesquisa de alta pressão na ciência dos materiais, "diz a coautora Prof. Dra. Natalia Dubrovinskaia do Laboratório de Cristalografia da Universidade de Bayreuth.

"Contudo, não há possibilidade de conceber um processo de produção de berilonitrene em escala industrial desde que sob pressões extremamente altas, como só pode ser gerado no laboratório de pesquisa, são necessários para isso. No entanto, é altamente significativo que o novo composto tenha sido criado durante a descompressão e que possa existir nas condições ambientais. Em princípio, não podemos descartar que um dia será possível reproduzir berilonitrene ou um material 2D semelhante com processos tecnicamente menos complexos e utilizá-lo industrialmente. Com nosso estudo, abrimos novas perspectivas para a pesquisa de alta pressão no desenvolvimento de materiais 2D tecnologicamente promissores que podem superar o grafeno, "diz o autor correspondente, Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky, do Instituto de Pesquisa de Geoquímica e Geofísica Experimental da Bavária da Universidade de Bayreuth.