В лаборатории создан «чёрный азот» с перспективами графена

Сегодня мы являемся свидетелями, как учёные пытаются на практике реализовать чудесные свойства относительно недавно синтезированного материала графена. Подобные перспективы обещает и только что синтезированный в лаборатории материал на основе азота, свойства которого намекают на возможность высокой проводимости или на высокую плотность запасаемой энергии.

Открытие сделала международная группа учёных на базе Университета Байройта в Германии. Согласно законам химии и физики, один химический элемент способен существовать в виде нескольких различных простых веществ. Например, кислород (O2) можно превратить в озон (O3), а углерод ― в графит или алмаз. Такие виды существования одного и того же элемента называются аллотропами. С азотом проблема была в том, что его аллотропов сравнительно мало ― около 15 штук и всего три из них — полимерные модификации. Но теперь найден ещё один полимерный аллотроп этого вещества, получивший название «чёрный азот».

«Чёрный азот» получен с помощью алмазной наковальни при давлении 1,4 млн атмосфер при температуре 4000 °C. В таких условиях азот приобрёл доселе невиданную структуру ― его кристаллическая решётка стала походить на кристаллическую решётку чёрного фосфора, что дало повод назвать полученное состояние «чёрным азотом». В этом состоянии азот имеет двумерную, хотя и зигзагообразную структуру. Двухмерность намекает, что проводимость азота в таком состоянии может в чём-то повторять свойства графена, что может пригодиться при использовании вещества в электронике.

Кроме того, в новом состоянии атомы азота связаны одинарными связями, которые в шесть раз слабее тройной связи, как в случае обычного атмосферного азота (N2). Это означает, что возвращение «чёрного азота» в обычное состояние будет сопровождаться выделением значительной энергии, а это — путь к топливу или топливным ячейкам. Но всё это впереди, а пока на этом пути сделан даже не шаг, а так ― посмотрели в замочную скважину и что-то увидели.