Nuevos materiales: descubierta la vía sintética de prometedores compuestos de nitruro
Los químicos han sintetizado con éxito por primera vez nitruros de Ruddlesden-Popper, abriendo la puerta a nuevos materiales con propiedades únicas
Los compuestos Ruddlesden-Popper son una clase de materiales con una estructura especial en capas que los hace interesantes para numerosas aplicaciones: como superconductores o catalizadores, por ejemplo, o para su uso en fotovoltaica. Hasta ahora había muchos haluros y óxidos de este tipo estructural, pero no nitruros. Aunque los científicos esperaban que los nitruros Ruddlesden-Popper tuvieran unas propiedades materiales extraordinarias, no fueron capaces de fabricarlos realmente.
Ahora, investigadores dirigidos por el Dr. Simon Kloß, del Departamento de Química de la LMU, han desarrollado una vía sintética especial que les ha permitido fabricar materiales de nitruro que cristalizan en el tipo estructural Ruddlesden-Popper, según informan en la revista Nature Chemistry.
La estabilidad del nitrógeno supuso un reto
La estabilidad del triple enlace en la molécula de nitrógeno (N2) y la baja afinidad electrónica de este elemento dificultaron mucho a los químicos la fabricación de nitruros Ruddlesden-Popper ricos en nitrógeno. Lograron un gran avance realizando las síntesis en condiciones extremas. Utilizando prensas de gran volumen, comprimieron sus muestras a presiones de ocho gigapascales, lo que equivale a 80.000 bares. A continuación, utilizaron una fuente activa de nitrógeno, como la azida sódica, para preparar los compuestos de nitruro de metales de transición de tierras raras.
"Creemos que podemos investigar sistemáticamente los compuestos de nitruros Ruddlesden-Popper con nuestra nueva estrategia de síntesis", afirma Kloß. Los científicos lo demostraron investigando tres nuevos compuestos de esta clase de materiales: un nitruro de cerio-tántalo (Ce2TaN4) y nitruros de praseodimio y neodimio-renio (Ln2ReN4 (Ln = Pr, Nd)). "Estos tres materiales iniciales presentan ya una rica variedad de propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas", afirma Kloß.
Los compuestos de praseodimio y neodimio mostraron características magnéticas interesantes. Por ejemplo, el compuesto de neodimio es un notable ferromagneto duro con un comportamiento magnético irreversible. Por su parte, el compuesto de tántalo es un semiconductor con propiedades que lo hacen interesante para aplicaciones en el campo de la conversión de energía o como material ferroeléctrico. "El mismo método sintético conducirá probablemente a otros compuestos de nitruro de Ruddlesden-Popper y sus derivados", explica Kloß. "En consecuencia, una nueva gran clase de nitruros está a la espera de ser investigada".
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