Nouveaux matériaux : découverte d'une voie de synthèse pour des composés nitrurés prometteurs
Des chimistes ont réussi à synthétiser pour la première fois des nitrures de cuivre de Ruddlesden, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux matériaux aux propriétés uniques
Les composés de Ruddlesden-Popper sont une classe de matériaux dont la structure en couches particulière les rend intéressants pour de nombreuses applications - comme supraconducteurs ou catalyseurs, par exemple, ou pour une utilisation dans l'énergie photovoltaïque. De nombreux halogénures et oxydes de ce type de structure ont été découverts jusqu'à présent, mais aucun nitrure. Bien que les scientifiques s'attendent à ce que les nitrures de Ruddlesden-Popper aient des propriétés matérielles exceptionnelles, ils n'ont pas été en mesure de les fabriquer.
Simon Kloß, du département de chimie de la LMU, ont mis au point une voie de synthèse spéciale qui leur a permis de fabriquer des nitrures qui cristallisent dans le type de structure Ruddlesden-Popper, comme ils le rapportent dans la revue Nature Chemistry.
La stabilité de l'azote a posé un défi
La stabilité de la triple liaison dans la molécule d'azote (N2) et la faible affinité électronique de l'élément ont rendu la fabrication des nitrures de Ruddlesden-Popper riches en azote très difficile pour les chimistes. Ils ont réalisé une percée en effectuant les synthèses dans des conditions extrêmes. À l'aide de presses à grand volume, ils ont comprimé leurs échantillons à des pressions de huit gigapascals, ce qui équivaut à 80 000 bars. Ils ont ensuite utilisé une source d'azote actif telle que l'azoture de sodium pour préparer les composés de nitrure de métaux de transition de terres rares.
"Nous pensons pouvoir étudier systématiquement les nitrures de Ruddlesden-Popper grâce à notre nouvelle stratégie de synthèse", déclare M. Kloß. Les scientifiques l'ont démontré en étudiant trois nouveaux composés de cette classe de matériaux : un nitrure de cérium-tantale (Ce2TaN4) et des nitrures de praséodyme et de néodyme-rhénium (Ln2ReN4 (Ln = Pr, Nd)). "Ces trois matériaux initiaux présentent déjà une grande variété de propriétés structurelles, électroniques et magnétiques", explique M. Kloß.
Les composés de praséodyme et de néodyme présentent des caractéristiques magnétiques intéressantes. Par exemple, le composé de néodyme est un ferromagnétique dur remarquable avec un comportement magnétique irréversible. Quant au composé de tantale, il s'agit d'un semi-conducteur dont les propriétés le rendent intéressant pour des applications dans le domaine de la conversion de l'énergie ou comme matériau ferroélectrique. "La même méthode de synthèse conduira probablement à d'autres composés de nitrure de Ruddlesden-Popper et à leurs dérivés", explique M. Kloß. "Par conséquent, une nouvelle classe de nitrures attend d'être étudiée.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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