新的高压氮的同素异形体解决化学神秘

一个高压的同素异形体氮大气压力,形成了140万次,有相同的二维原子结构其集团的某些形式的其他元素周期表,等磷和砷,根据研究人员。

相隔几天公布的发现——两个独立组科学家——元素周期表的长期异常解释说:为什么不高压氮显示相似之处与其他组的成员吗?

最常见的氮-二氮或N₂-有很强的三键和占地球大气的78%左右。其他形式的氮被发现只有在极端的温度,如冰冻的表面上形成的固体氮的冥王星。单个原子氮非常被动,所以很少看到。

氮15头组的元素周期表,包括磷、砷、锑和铋。高压形式的邻国碳(14)氧气(16)可以显示类似的化学性质,其他元素在他们的组织。钻石,例如,高压碳的同素异形体,在结构上类似于晶体的硅和锗。但氮-直到现在没有这样的行为,和化学家们试图了解为什么它是不同的。

现在,两组独立科学家们发表了他们的研究称为“黑色氮”——一个透明和水晶的同素异形体氮形成在非常高的压力和温度。他们报告说,在黑色的氮原子有相同的二维结构磷同素异形体黑磷——因此氮的新形式的名称。

这是第一次,氮的同素异形体显示化学相似性与其他元素在其集团说多米尼克•Laniel德国拜罗伊特大学的研究人员领导的一个团队。¹”这是一个黄金法则的高压科学元素在高压下采用相同的结构如下同一组元素在元素周期表在较低的压力,“Laniel说。这个发现之前,氮看似没有遵守这一规则。

第二个科学家小组,位于中国、美国和加拿大,几天后发表了他们的结果。²

Laniel的团队创建了一个黑色的小样本氮,只有几微米,通过压缩氮之间的钻石砧细胞约140 gpa,并与激光加热到4000 k左右。合著者纳塔莉亚Dubrovinskaia说产生的样本太小了她的团队开发的一个特殊的方法是需要进行晶体学研究。

同素异形体是常见的在高压化学- Dubrovinskaia的小组找到了三个新的高压的同素异形体硼,例如——但“光元素(氮)的结构解决方案在一个半百万大气是一种罕见的,不是说独特的例子,”她说。

虽然黑磷的二维原子结构被追究使用电子产品,黑色氮所需的条件是如此极端,它不太可能有任何实际应用,Dubrovinskaia说。但没有人知道发现的财富。不是今天,当然,但是明天——谁能预测?”

物理化学家罗素Hemley在芝加哥伊利诺伊大学的,他并没有参与这项最新研究,指出新同素异形体是预计在1985年的一篇论文³,而双原子分子可以在压力下分解形成框架结构可以追溯到1935年。⁴

罗尔德·霍夫曼纽约伊萨卡康奈尔大学的,在1981年获得了诺贝尔化学奖,解释了新同素异形体是一种宽禁带半导体,氮原子组成的加入了三个单键和每个原子上的孤对电子。这是“伟大的实验工作”,他补充道。