Команда ученых из Национального исследовательского технологического университета МИСиС, Байройтского (Германия) и Линчепингского (Швеция) университетов создала новый материал в условиях сверхвысоких давлений. Интересно то, что полученное вещество сохраняет свою структуру и другие свои основные характеристики и при нормальном атмосферном давлении. Данные исследования опубликованы в Nature Communications.
Переходные металлы образуют твердые и имеющие высокую температуру плавления соединения с углеродом (карбиды) и с азотом (нитриды). Большинство карбидов по своей микротвердости сравнимы с алмазом. Температура плавления многих из них выше 3000 °С. Вот почему их часто используют для создания жаропрочных сплавов, инструментов с режущими краями, высокотемпературных сенсоров и химически стойких защитных покрытий.
Достаточно недавно ученые сделали открытие, что на Земле можно создавать так называемые «невозможные» модификации. Это вещества, синтезированные при запредельно высоких уровнях давления, которые распадаются при атмосферном давлении и обычной температуре. Все образцы рожденных подобным образом веществ быстро разрушались как только давление понижалось.
Ученые в этом последнем исследовании использовали феномен воздействия сверхвысоким давлением применительно к рению. Этот переходный металл поместили вместе с азотом в алмазную наковальню, а затем сжали содержимое наковальни для того, чтобы добиться значительного повышения давления. В это же время металл нагревали лазером до температур, превышающих 1700 °C.
В итоге, в диапазоне уровней давления 400 000- 900 000 атмосфер появилась уникальная монокристаллическая структура, называемая пернитридом рения (соединение рения с двумя атомами азота). Нормальный объемный модуль упругости данного вещества соответствует приблизительно 400 Гпа. В результате воздействия на пернитрид высокого давления и температуры данный показатель повысился до 428 Гпа, для сравнения, аналогичный показатель для стали почти в два раза меньше. Видоизмененный высоким давлением материал не утратил приобретенных характеристик и в нормальных условиях. Теория была подтверждена на практике, проведенные эксперименты дали исчерпывающие объяснения необычных свойства пернитрида рения и дали возможность разработать точный алгоритм его синтеза.
Техника создания пернитрида с использованием алмазной наковальни имеет высокую стоимость и чрезвычайно сложна в исполнении, поэтому ученые рассчитали теоретически и провели практически химическую реакцию в прессе с давлением равным всего 33 ГПа, используя азид аммония. Благодаря тому, что существование данной модификации вещества верифицировано как теоретически, так и практически, появилась возможность изобретать иные методы его создания. И одним из возможных способов может стать осаждение тонких пленок.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
