Аналог графена: "черный азот" опроверг "особый статус" нитрогена

Ученые создали "чёрный азот", который исчезает, если падает давление. Таким образом удалось доказать, что азот не является исключением из правил периодической таблицы Менделеева и при высоких давлениях имеет такую же структуру, что и тяжелые элементы в той же группе. Результаты их исследований опубликованы в журнале Physical Review Letters.

В Байройтском университете ученым удалось опровергнуть особый статус азота. Они создали из него кристаллическую структуру, напоминающую черный фосфор или мышьяк в нормальных условиях. Структура содержит двумерные атомные слои и поэтому представляет большой интерес для высокотехнологичной электроники.

В экспериментах, проведенных ранее, несмотря на высокое давление азот не превращался в подобные структуры. Но аналогичные сходства наблюдаются при высоких давлениях в соседних группах, возглавляемых углеродом и кислородом. Исследователи из Лаборатории кристаллографии Байройтского университета и Баварского научно-исследовательского института экспериментальной геохимии и геофизики создали из азота в лабораторных условиях, при высоком давлении и высокой температуре, такую структуру, которая характерна для черного фосфора, частного варианта этого элемента. По сути, она представляет собой двумерные слои из атомов азота, "сшитых" в единый зигзагообразный рисунок. По своим проводящим свойствам "черный азот" похож на графен, а значит, он перспективен для использования в высокотехнологичной электронике. Но главный его минус состоит в том, что при снижении давления "черный азот" превращается обратно в обычный азот и исчезает.

"Из-за этой нестабильности промышленное применение "черного азота" в настоящее время неосуществимо. Тем не менее, азот остается весьма интересным элементом. Наше исследование показывает, что высокие давления и температуры могут создавать структуры и свойства материалов, о которых исследователи ранее не знали", — рассказывает один из авторов исследования, доктор Доминик Ланиэль.

Отметим, что для производства черного азота потребовались, действительно, экстремальные условия. Давление сжатия в 1,4 млн раз превышало давление атмосферы Земли, а температура превышала 4 000 градусов по Цельсию.