Химики Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории разработали способ получения нанокристаллов из нитридов металлов. Ранее такие материалы плохо поддавались традиционным методам синтеза нанокристаллов. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Новый подход позволил получить почти 12 материалов, которые прежде не удавалось синтезировать в виде нанокристаллов. В числе таких соединений — нитрид галлия, применяемый в светодиодных лампах и дисплеях, а также нитриды титана, ниобия и молибдена. Об исследовании сообщили Чикагский университет и Аргоннская национальная лаборатория.
Нанокристаллы представляют собой крайне малые кристаллы, миллионы или миллиарды которых могут поместиться на ногте. На таком масштабе вещества способны приобретать иные свойства, в том числе ярко светиться или эффективнее ускорять химические реакции. Однако многие соединения до сих пор было сложно или невозможно перевести в эту форму.
Нитриды металлов образуются при соединении металлов с азотом и отличаются прочностью, биосовместимостью, устойчивостью к нагреву и коррозии. Эти свойства востребованы в электронике и промышленности, но одновременно затрудняют создание нанокристаллов. Прочные связи между атомами металла и азота мешают ионам перестраиваться при формировании кристаллической структуры.
Исследователи использовали расплавленные соли в качестве жидкой среды, которая помогает стабилизировать нанокристаллы во время образования. Затем они подобрали сочетание температуры и давления аммиака, при котором связи между металлом и азотом легче разрушаются и формируются заново. Это позволило кристаллам выстраивать правильную структуру.
Авторы считают, что перевод нитридов металлов в форму нанокристаллов расширит возможности их применения. Такие материалы в перспективе можно будет смешивать с полимерами, наносить методом струйной печати или использовать в гибких устройствах и тканях. Нитрид титана уже применяется в медицинских имплантах, нитрид ниобия используется как промышленный сверхпроводник, а нитрид молибдена — в качестве катализатора.
