Азот под давлением образует удивительно сложный кристалл

Ученые получили редкую твердую фазу азота, которая существует только при экстремальных давлениях. Оказалось, что структура этой формы вещества намного сложнее, чем предполагали исследователи. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Азот обладает исключительным многообразием состояний при экстремальных условиях. Это позволяет использовать его для сравнения предсказаний теории с экспериментами. Несмотря на значительное внимание научного сообщества, структура многих фаз азота, существующих только при высоких давлениях, на данный момент плохо изучена.

В новой работе ученые из Франции, Китая и Великобритании получали кристаллическую фазу азота под названием ι-N₂. Она была открыта всего 15 лет назад, но ее структура не была известна. Чтобы создать давление в 550 000 атмосфер, ученые использовали алмазную наковальню и одновременно нагревали крохотный образец до 500 °C. Получившееся вещество анализировали при помощи рассеяния рентгеновского излучения, что помогло им выяснить относительное расположение атомов.

Оказалось, что элементарная ячейка получившегося материала исключительно велика и состоит из 48 молекул N₂. Компьютерное моделирование и теоретические расчеты подтвердили, что именно такая структура наиболее энергетически выгодна в таком диапазоне давлений. Ранее структуры сравнимой сложности из одного элемента были известны только для металлов, но в них все атомы равноценны, а не объединены в молекулы по парам, что делает случай азота уникальным.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.