„Schwarzer Stickstoff“ mit im Labor erstellten Graphen-Prospekten

Heute erleben wir, wie Wissenschaftler versuchen, die wunderbaren Eigenschaften des erst vor relativ kurzer Zeit synthetisierten Materials Graphen in die Praxis umzusetzen. Ähnliche Aussichten wurden gerade versprochen synthetisiert im Labor ein Material auf Stickstoffbasis, dessen Eigenschaften auf die Möglichkeit einer hohen Leitfähigkeit oder einer hohen Energiespeicherdichte hinweisen.

Die Entdeckung wurde von einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern an der Universität Bayreuth in Deutschland gemacht. Nach den Gesetzen der Chemie und Physik kann ein chemisches Element in Form mehrerer verschiedener einfacher Stoffe existieren. Beispielsweise kann Sauerstoff (O2) in Ozon (O3) und Kohlenstoff in Graphit oder Diamant umgewandelt werden. Solche Arten der Existenz desselben Elements werden aufgerufen Allotrope. Das Problem mit Stickstoff bestand darin, dass es relativ wenige seiner Allotrope gibt – etwa 15, und nur drei davon sind Polymermodifikationen. Nun wurde jedoch ein weiteres Polymerallotrop dieser Substanz gefunden, das als „schwarzer Stickstoff“ bezeichnet wird.

„Schwarzer Stickstoff“ wurde mit einem Diamantamboss bei einem Druck von 1,4 Millionen Atmosphären und einer Temperatur von 4000 °C hergestellt. Unter solchen Bedingungen nahm Stickstoff eine bisher beispiellose Struktur an – sein Kristallgitter begann, dem Kristallgitter von schwarzem Phosphor zu ähneln, was Anlass gab, den resultierenden Zustand „schwarzen Stickstoff“ zu nennen. In diesem Zustand hat Stickstoff eine zweidimensionale, wenn auch zickzackförmige Struktur. Die Zweidimensionalität deutet darauf hin, dass die Leitfähigkeit von Stickstoff in diesem Zustand in gewisser Weise die Eigenschaften von Graphen nachahmen könnte, was bei der Verwendung der Substanz in der Elektronik nützlich sein könnte.

Darüber hinaus sind die Stickstoffatome im Neuzustand durch Einfachbindungen verbunden, die sechsmal schwächer sind als die Dreifachbindung, wie es beim gewöhnlichen Luftstickstoff (N2) der Fall ist. Dies bedeutet, dass die Rückkehr des „schwarzen Stickstoffs“ in seinen Normalzustand mit der Freisetzung erheblicher Energie einhergeht, und dies ist der Weg zu Brennstoff oder Brennstoffzellen. Aber das alles liegt noch vor uns, und auf diesem Weg wurde bisher nicht einmal ein Schritt gemacht, sondern nur – sie schauten durch das Schlüsselloch und sahen etwas.

Source: 3dnews.ru