बची हुई सामग्री: "असंभव" संरचना जो स्थलीय परिस्थितियों से पहले निकल गई थी

"सैकड़ों हजारों स्थलीय वायुमंडलों के दबाव में प्राप्त सामग्री" गर्व से सुनाई देती है, लेकिन तार्किक सवाल उठाती है: "अगर दबाव कम हो जाता है तो क्या होगा?" उन संरचनाओं के साथ काम करने का क्या मतलब है जो अल्ट्राहैग दबाव के बाहर मौजूद नहीं हैं? " लेकिन मुद्दा यह है कि एक लंबे और व्यवस्थित काम के बाद एक बार आप हीरे की निहाई को अलग नहीं करेंगे, और यह पता चलेगा कि आपकी नई सामग्री बरकरार है, अप्रकाशित है, और विघटित होने वाली नहीं है। और फिर, जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ थोड़ा और "संयुग्मित" होने पर, आप सीखेंगे कि इसे सरल परिस्थितियों में कैसे प्राप्त किया जाए। यह एक ऐसी सफलता थी जिसे जर्मनी और स्वीडन के NUST "MISiS" के वैज्ञानिकों और उनके सहयोगियों ने उम्मीद की थी जब उन्होंने नाइट्रोजन की मदद से रेनियम को संशोधित करने का फैसला किया। प्रायोगिक परिणामों और उनके सैद्धांतिक औचित्य के साथ एक लेख प्रकृति संचार में प्रस्तुत किया गया है।


एक सामग्री के परमाणु संरचना के सैद्धांतिक मॉडलिंग के परिणामों की चर्चा

तकनीकी प्रगति निर्दयी है: आज हर जगह इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री कल अप्रचलित हो जाएगी। अगर सब कुछ संभव हो चुका है, तो आगे कहाँ जाना है? यह सही है - असंभव बनाने के लिए। ठीक ऐसा ही NUST “MISiS”, बायरेथ (जर्मनी) विश्वविद्यालय और लिंकिंग यूनिवर्सिटी (स्वीडन) के वैज्ञानिकों की अंतर्राष्ट्रीय टीम ने किया - कई वैज्ञानिक पहले से ही वायुमंडलीय की तुलना में सैकड़ों गुना अधिक दबाव में संक्रमण धातु कार्बाइड्स और नाइट्राइड के सुपरहार्ड संशोधन बनाने के मुद्दे पर काम कर रहे हैं।

ऐसी धातुओं में उच्च कठोरता और एक उच्च गलनांक होता है, जिसके कारण इनका उपयोग गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातु, काटने के उपकरण, उच्च तापमान सेंसर, एसिड और क्षार प्रतिरोधी सुरक्षात्मक कोटिंग्स के रूप में किया जाता है। अधिक उन्नत सुपरहार्ड संशोधनों के निर्माण से ऐसी सामग्रियों का उपयोग मौलिक रूप से नए स्तर पर होगा। लेकिन, जैसा कि वे कहते हैं, "एक अति सूक्ष्म अंतर है।" पहले के प्रयोगों ने स्थलीय परिस्थितियों के लिए संक्रमण धातु नाइट्राइड के "असंभव" संशोधनों को बनाने की संभावना को साबित कर दिया, लेकिन जैसे ही दबाव कम हुआ, उन्होंने "विघटित" कर दिया। यह बेरिलियम ऑक्साइड , सिलिका , कई नाइट्राइड और हेमेटाइट के साथ हुआ ।

हालांकि, उनके नवीनतम अनुभव में एक सफलता का इंतजार कर रहे वैज्ञानिकों ने: पहली बार, इस दबाव में संशोधित सामग्री को "कमरे" की परिस्थितियों में अपनी नई संरचना और गुणों को बनाए रखा। जो सामग्री बच गई थी, वह दो अतिरिक्त नाइट्रोजन परमाणुओं - रे 2 (एन 2) (एन 2) के साथ रेनियम पेरीनाइट्राइड थी।

जटिलता के संदर्भ में, इस विकास की तुलना गोल्फ के खेल से की जा सकती है, जहाँ गेंद के लिए छेद एक ढलान पर है, और आपको न केवल वहाँ गेंद फेंकने के तरीके खोजने की ज़रूरत है, बल्कि इसे पकड़ने के लिए भी।

अध्ययन के प्रायोगिक हिस्से में, रेनियम को एक हीरे की निहाई में रखा गया था और नाइट्रोजन की आपूर्ति की गई थी। तब निहाई उसी समय संकुचित हो गई थी जब लेजर 2000 केल्विन (> 1700 ° C) से ऊपर गर्म हो गया था। नतीजतन, 40 से 90 GPa (400 से 900 हजार स्थलीय वायुमंडल) से दबाव में, एक विशेष एकल-क्रिस्टल संरचना प्राप्त की गई थी - रेनियम पेरनिट्राइड और दो नाइट्रोजन परमाणु।

“रेनियम स्वयं व्यावहारिक रूप से अक्षम है, इसकी लोच का थोक मापांक लगभग 400 GPa है। लेकिन संशोधन के बाद, यह बढ़कर 428 GPa हो गया। तुलना के लिए, हीरे में यह 441 GPa है। इसके अलावा, नाइट्रोजन समावेशन के कारण, रेनियम पेरिट्राइड की कठोरता 4 गुना बढ़ गई - 37 जीपीए तक। आमतौर पर, अल्ट्राहैग दबाव पर संशोधित सामग्री हीरे की निहाई से निष्कर्षण के बाद अपने गुणों को बनाए रखने में सक्षम नहीं होती है, लेकिन इस मामले में, साथी प्रयोगकर्ताओं को सफलता की उम्मीद थी। बेशक, इस तरह के परिणाम को औचित्य की आवश्यकता होती है, इसलिए हमने अपने सुपर कंप्यूटर पर प्रक्रिया को मॉडलिंग करना शुरू कर दिया। सैद्धांतिक परिणाम प्रायोगिक आंकड़ों के साथ मेल खाते हैं और नई सामग्री के असामान्य गुणों और इसके संश्लेषण की संभावना दोनों को न केवल चरम में, बल्कि स्थलीय परिस्थितियों में भी व्याख्या करना संभव बनाते हैं , “ प्रोफेसर इगोर अब्रीकोसोव, डॉक्टर ऑफ फिलॉस्फी, वैज्ञानिक निदेशक कहते हैं प्रयोगशाला "मॉडलिंग और नई सामग्रियों का विकास" NUST "MISiS", सैद्धांतिक भौतिकी विभाग, भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान संस्थान, लिंकिंग विश्वविद्यालय के प्रमुख।



अतिरिक्त नाइट्रोजन समावेशन - जो सामग्री की कठोरता को 4 गुना बढ़ा देते हैं

लेकिन यहां यह समझना महत्वपूर्ण है कि एक हीरे की निहाई विशेष रूप से प्रयोगों के लिए उपयुक्त है - यह उत्पादन के पैमाने पर स्थापित करने के लिए बहुत छोटा, जटिल और महंगा है। यही कारण है कि वैज्ञानिकों का अगला कदम सामग्री के एक नए संशोधन के संश्लेषण के लिए प्रौद्योगिकी का निर्माण "अधिक" सरल परिस्थितियों में था। पराबैंगनी दबाव में सामग्री में होने वाली प्रक्रियाओं का एक विचार प्राप्त करने के बाद, वैज्ञानिकों ने 33 GPa के दबाव में अमोनियम एज़ाइड के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया की गणना और संचालन करने में सक्षम थे। अब जब सामग्री के इस तरह के एक संशोधन के अस्तित्व को सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक रूप से साबित कर दिया गया है, तो इसकी तैयारी के अन्य तरीकों की कोशिश की जा सकती है, उदाहरण के लिए, पतली फिल्मों के चित्रण द्वारा।