Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» совместно с коллегами из Университетов Байрота и Мюнстера (Германия), Чикагского Университета (США), и Линчёпинга (Швеция) создали материалы-нитриды, получить которые ранее считалось невозможным, и показали, что это позволяет сделать весьма простой способ прямого синтеза. Статьи об революционном исследовании опубликованы в Nature Communications и Angew Chem Int Ed.
Нитриды активно используют в сверхтвердых покрытиях и электронике. Обычно содержание азота в этих материалах не высоко, а превысить его по сравнению с содержанием переходного металла — затруднительно (поскольку азотные связи слишком высокоэнергетические).
Особенно этим отличались соединения рения и железа, которые выбрали для опытов авторы исследования. Они решили вывести синтез из обычных земных условий в условия сверхвысоких давлений.
«Такой способ — один из наиболее перспективных путей создания качественно новых материалов, открывающий фантастические возможности. Есть известные примеры: искусственный алмаз, кубический нитрид Бора», — комментирует руководитель Лаборатории моделирования и разработки новых материалов НИТУ МИСиС, профессор Игорь Абрикосов. — «Но они существовали в природной форме. А вот идея сознательно создать невозможные в природе материалы — наше ноу-хау».
По его словам, эксперименты почти сразу дали результат. Азот с переходным металлом просто помещается в алмазную наковальню, и при высоких давлениях проводится прямой синтез (без прекурсоров).
«Нитрид рения показывает свойство низкой сжимаемости, потенциально имеет очень высокие механические характеристики и свойство сверхтвердости — это важно, например, для улучшения качества режущих инструментов», — рассказывает Игорь Абрикосов.
По его словам, далее ученые прояснят, являются ли материалы сверхпроводниками или магнитами, пригодны ли для спинтроники.
Их обратный вывод в земные условия требует более серьезных экспериментальных установок, работа над которыми уже ведется и, вероятно, даст плоды в течение года.
Он также считает, что если коллектив докажет предполагаемую сверхтвердость — уже в течении 5 лет мы увидим «невозможные» материалы в коммерческом поле.
