Sciencemag.cz
Doporučujeme
Další 2D materiál, nejspíš s anizotropickou elektrickou vodivostí.
Prvky v jedné skupině periodické tabulky (pod sebou) si jsou chemicky podobné, s tím záměrem byla tabulka také vytvořena. Navíc platí, že za vyšších tlaků se lehké prvky, jako je kyslík a uhlík, mohou blížit těm pod nimi i dalšími vlastnostmi.
Dusík až dosud představoval výjimku. Nyní se ale vědcům podařilo připravit i „černý dusík“, tedy formu, která svými fyzikálními vlastnostmi/uspořádáním připomíná příslušné modifikace fosforu a arsenu a částečně též antimonu. Autoři studie z University of Bayreuth a Bavarian Research Institute of Experimental Geochemistry & Geophysics navíc ve Physical Review Letters uvádějí, že krystalická struktura černého dusíku je složena z téměř dvojdimenzionálních vrstev (téměř, protože i monoatomární vrstva je zvlněná) a mohla by mít proto zajímavé aplikace (viz dále). Strukturu ukazuje obrázek původně vytvořený pro vizualizaci černého fosforu.
Máme zde tedy přírůstek do rodiny populárních 2D materiálů. Černý dusík podobně jako černý fosfor má určité výjimečné vlastnosti připomínající grafen, např. mohou mít anizotropickou elektrickou vodivost (různě vodivé v různých směrech, různě vodivé uvnitř a na okrajích apod.), černý dusík je v tomto oproti fosforu v řadě ohledů ještě zajímavější. Protože ale může existovat jen za vysokých tlaků a (kupodivu) vysokých teplot současně, průmyslové aplikace přímo v elektronice se aktuálně nezdají reálné. Nicméně na tomto exotickém materiálu lze provádět výzkumy, které mohou snadno odhalit různé další formy nečekaného chování – a to bychom pak zkusil nacházet/vytvářet i ve stabilnějších materiálech.
Parametry pro přípravu černého dusíku musely být opravdu extrémní, jinak by příprava této formy byla ostatně provedena už dávno, protože na základě analogií s dalšími periodami „měla existovat“. Byl nutný tlak 1,4 milionu atmosfér a teploty přes 4 000 °C. Také určení vlastní struktury vzniklé látky vyžadovalo použít různá pokročilá zařízení, německý elektronový synchrotron (DESY) v Hamburku a americký Advanced Photon Source (APS) na Argonne National Laboratory. Při analýze urychlené částice vytvářely paprsky gama a ty pak byly vystřelovány na stlačené kousky dusíku.
Dominique Laniel et al, High-Pressure Polymeric Nitrogen Allotrope with the Black Phosphorus Structure, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.216001
Zdroj: Bayreuth University/Phys.org
