Uma equipe de pesquisa da Universidade de Bayreuth, juntamente com parceiros internacionais, expandiu os limites da pesquisa de alta pressão e alta temperatura para medições espaciais. Pela primeira vez, eles foram capazes de criar e analisar simultaneamente materiais a uma pressão de compressão de mais de um terapascal (1.000 gigapascals).
Essas pressões extremamente altas prevalecem, por exemplo, no centro do planeta Urano; eles são mais de três vezes a pressão no centro da Terra. Na revista Nature, os pesquisadores apresentam seu método para a síntese e análise estrutural de novos materiais.
Modelos teóricos preveem estruturas e propriedades muito incomuns de materiais sob condições de extrema pressão e temperatura.
Mas até agora, essas previsões não foram verificadas em experimentos em pressões de compressão de mais de 200 gigapascals.
Por um lado, para submeter amostras de materiais a uma pressão tão extrema, são necessários requisitos técnicos complexos e, por outro, não existiam métodos sofisticados para análise estrutural simultânea.
As experiências realizadas abrem assim possibilidades completamente novas para a cristalografia de alta pressão: agora no laboratório é possível criar e estudar materiais que existem - se existirem - apenas a pressões extremamente altas na vastidão do universo.
O método que desenvolvemos permite pela primeira vez sintetizar novas estruturas materiais na faixa terapascal e analisá-las no local, ou seja, durante o experimento. Dessa forma, aprendemos sobre estados, propriedades e estruturas de cristais anteriormente desconhecidos e podemos aprofundar muito nossa compreensão da matéria em geral. Ideias valiosas podem ser obtidas para o estudo de planetas terrestres e a síntese de materiais funcionais usados em tecnologias inovadoras, explica o professor Leonid Dubrovinsky do Geo-Institute da Baviera (BGI) da Universidade de Bayreuth.
Em seu novo estudo, os cientistas mostram como criaram e visualizaram in situ (in situ) novos compostos de rênio usando um método aberto. Os compostos considerados são o novo nitreto de rênio (Re₇N3) e uma liga de rênio com nitrogênio.
Esses materiais foram sintetizados a pressões extremas em uma bigorna de diamante de dois estágios aquecida por feixes de laser. A difração de raios X monocristal síncrotron permitiu uma caracterização química e estrutural completa.
Há dois anos e meio, ficamos muito surpresos quando conseguimos fazer um condutor de metal superduro à base de rênio e nitrogênio, capaz de suportar até pressões extremamente altas. Se aplicarmos cristalografia de alta pressão na faixa terapascal, no futuro poderemos fazer novas descobertas surpreendentes nessa direção. As portas estão agora abertas para a pesquisa criativa em materiais que criam e visualizam estruturas inesperadas sob pressões extremas”, diz a principal autora Profa. Dra. Natalia Dubrovinskaya do Laboratório de Cristalografia da Universidade de Bayreuth.
O estudo foi publicado na revista Nature.
2022-05-12 13:58:41
Autor: Vitalii Babkin