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 считалось невозможным, и показали, что это позволяет сделать весьма простой способ прямого синтеза. Статьи о 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 самых перспективных путей создания новых материалов, открывающий фантастические возможности. Есть известные примеры: искусственный алмаз, кубический нитрид Бора, но они существовали в природной форме. А вот идея сознательно создать невозможные в природе материалы – наше ноу-хау», – рассказал профессор НИТУ «МИСиС» Игорь Абрикосов.

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», – отметил Абрикосов.

По его словам, далее исследователи прояснят, являются ли материалы, например, сверхпроводниками или магнитами. Их обратный вывод в земные условия требует более серьезных экспериментальных установок, работа над которыми уже ведется и, вероятно, даст плоды в течение года.

Ученый также считает, что если коллектив докажет предполагаемую сверхтвердость – уже в течение пяти лет мы увидим «невозможные» материалы на рынке.

Иллюстрация: Структура нитрида железа при высоких давлениях. Из журнала «Nature Communications».