Structures cristallines des composés fer-azote. Les boules oranges et bleues indiquent les positions des atomes Fe et N, respectivement. (a) Fe3N2 à 50 GPa. La structure est constituée de prismes trigonaux quadrilatères coiffés NFe7, qui sont interconnectés en partageant des faces et des arêtes trigonales. (b) FeN à 50 GPa avec une structure de type NiAs. (c) FeN2 à 58 GPa; Les octaèdres FeN6 sont représentés, qui sont reliés en chaînes infinies par des bords communs et alignés le long de l'axe c. Ces chaînes sont interconnectées par des sommets communs. Une liaison supplémentaire entre les octaèdres FeN6 est fournie via des liaisons N-N. (d) FeN4 à 135 GPa. Dans la structure de FeN4, chaque atome de Fe est un membre de deux métallacycles Fe[N4] non planaires à cinq membres, qui sont presque parallèles au plan du réseau (1-10). Les atomes d'azote forment des chaînes infinies en zigzag, longeant la direction c. Crédit :NUST MISIS
Des scientifiques de NUST MISIS et des collègues de l'Université de Bayreuth, l'Université de Münster (Allemagne), l'Université de Chicago (États-Unis), et l'Université de Linköping (Suède) ont créé des nitrures, auparavant considéré comme impossible à obtenir, via une méthode très simple de synthèse directe. Les résultats ont été publiés dans Communication Nature et Angewandte Chemie Édition Internationale .
Les nitrures sont activement utilisés dans les revêtements extra-durs et l'électronique. D'habitude, la teneur en azote de ces matériaux est faible, et il est donc difficile d'amener les teneurs en azote à dépasser les teneurs en métaux de transition (car les liaisons azote sont très énergétiques).
Les éléments rhénium et fer, que les chercheurs ont choisi pour les expériences, caractérisent particulièrement bien ce problème. En tant que tel, les chercheurs ont décidé de changer la synthèse des conditions ordinaires sur Terre à une condition d'ultra-haute pression.
"Cette méthode est l'une des manières les plus prometteuses de créer de nouveaux matériaux de haute qualité, et cela ouvre des opportunités fantastiques. Il existe des exemples bien connus comme les diamants artificiels et le nitrure de bore cubique (CBN), qui ont existé sous une forme naturelle. Cependant, nous créons consciemment des matériaux impossibles [à fabriquer] dans la nature, " a déclaré Igor Abrikosov, responsable du Laboratoire de Modélisation &Développement de Nouveaux Matériaux NUST MISIS.
Selon Abrikosov, les expériences ont produit des résultats presque immédiatement. Azote, avec un métal de transition, est placé dans une cellule à enclume de diamant et une synthèse directe simple est réalisée sous haute pression.
"Le nitrure de rhénium a une caractéristique de faible compressibilité, il a donc potentiellement des caractéristiques mécaniques très élevées et la caractéristique de superdureté - ce qui est important, par exemple, dans l'amélioration de la qualité des outils de coupe, " a ajouté Abrikosov.
Abrikosov pense que le groupe de recherche précisera plus tard si les matériaux sont des supraconducteurs ou des aimants, et s'ils sont adaptés à la spintronique. Leur chaînage en amont nécessite plus de recherches expérimentales pour une analyse plus approfondie. Cette recherche est déjà en cours, cependant, et il portera probablement ses fruits au cours de la prochaine année. Si l'équipe de recherche prouve la superdureté supposée du matériau, puis d'ici cinq ans, nous pourrons voir des matériaux « impossibles » utilisés dans des domaines commerciaux.
