علم

مادة جديدة عالية الضغط "نيتروجين أسود" يمكن أن تعمل مثل الجرافين

مادة جديدة عالية الضغط


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

دحض باحثو كيمياء الضغط العالي قاعدة ذهبية للعناصر الأساسية ، وخلقوا بنية بلورية من النيتروجين بطبقات ذرية ثنائية الأبعاد - مما يُظهر إمكانات كبيرة للإلكترونيات عالية التقنية بطرق يمكن أن تشبه الجرافين. تم شرح المادة الجديدة التي أطلق عليها اسم "النيتروجين الأسود" في دراسة نشرت في المجلةرسائل المراجعة البدنية.

ذو صلة: العلماء اليابانيون يكشفون عن الجدول الدوري للعناصر "النووي"

كسر القاعدة الذهبية بـ "النيتروجين الأسود"

تحت الضغوط العالية ، يتبع الكربون والأكسجين وعناصر الضوء الأخرى قاعدة ذهبية: لديهم هياكل مماثلة للعناصر الأثقل في نفس مجموعة العناصر.

ومع ذلك ، كان النيتروجين دائمًا الخروف الأسود تحت القاعدة الذهبية.

عندما يتم ترتيب العناصر الكيميائية بترتيب تصاعدي وفقًا لعدد البروتونات لكل فرد ، فإن خصائصها تتكرر على فترات (فترات) كبيرة. يرتب الجدول الدوري هذه الفترات لتكون أكثر بصرية.

يتم وضع العناصر ذات الخصائص المتشابهة واحدة تحت الأخرى في نفس العمود ، لتشكيل مجموعة من العناصر. يوجد في الجزء العلوي من كل عمود عنصر به أقل عدد من البروتونات وأقل وزن في مجموعته. يلعب النيتروجين هذا الدور للمجموعة 15 ، لكن السبب في أنها كانت "الخروف الأسود" جاء من الطريقة التي تتصرف بها تحت ضغط مرتفع.

في تجارب الضغط العالي السابقة ، لم يُظهر النيتروجين بنية مشابهة لتلك التي تظهرها العناصر الأثقل الأخرى في مجموعته في ظل الظروف العادية. وهي الفوسفور والأنتيمون والزرنيخ.

وبدلاً من ذلك ، تحت الضغط العالي ، بدت بنية النيتروجين أشبه بتلك الموجودة في العناصر الأخف وزناً في المجموعات المجاورة: الكربون والأكسجين.

النيتروجين ليس استثناء لقاعدة الجدول الدوري

لذلك يبدو أن النيتروجين ليس استثناءً للقاعدة ، بعد كل شيء. أثبت الباحثون العاملون في مختبر علم البلورات في جامعة بايرويت ومعهد أبحاث بافاريا للكيمياء الجيولوجية والجيوفيزيائية التجريبية (BGI) ذلك باستخدام طريقة قياس مطورة حديثًا.

قاد دومينيك لانييل الدراسة التي توصلت إلى اكتشاف غير متوقع. عند الضغط ودرجات الحرارة المرتفعة ، تتحد ذرات النيتروجين في بنية بلورية تشبه الفوسفور الأسود - وهو نوع معين من الفوسفور. يحدث هذا الهيكل أيضًا في الزرنيخ والأنتيمون. تتكون هذه الطبقات ثنائية الأبعاد من طبقات ثنائية الأبعاد من ذرات النيتروجين المتشابكة والمتعرجة ، وهي تشبه الجرافين - وهي مادة تم اكتشافها مؤخرًا مع إمكانات كبيرة للتطبيقات عالية التقنية.

هذا هو السبب في أن الفوسفور الأسود يخضع الآن لدراسات مكثفة لاستخدامه المحتمل كترانزستور عالي الكفاءة أو أشباه موصلات أو مكونات إلكترونية أخرى في المستقبل.

لذلك اقترح باحثو بايرويت اسمًا مشابهًا لتآصل النيتروجين الذي صادفوه: النيتروجين الأسود.

النبأ السيئ هو أن النيتروجين الأسود لا يمكن أن يوجد إلا في درجات الحرارة القصوى والضغط الذي ينتج في المختبر. في الظروف العادية يذوب على الفور. "بسبب عدم الاستقرار هذا ، التطبيقات الصناعية غير مجدية حاليًا. ومع ذلك ، يظل النيتروجين عنصرًا مثيرًا للاهتمام للغاية في أبحاث المواد. توضح دراستنا على سبيل المثال أن الضغوط العالية ودرجات الحرارة يمكن أن تنتج هياكل وخصائص مادية لم يكن الباحثون يعلمون بوجودها سابقًا قال لانييل.

تم الكشف عن بنية "النيتروجين الأسود" من خلال مسرعات الجسيمات

لصنع النيتروجين الأسود ، كان على العلماء أن يخلقوا - ولا يمكننا التأكيد على هذا بما يكفي - ظروفًا قاسية. وصل ضغط الضغط إلى 1.4 مليون مرة في الغلاف الجوي للأرض (ما نشعر به عند مستوى سطح البحر) ، وتجاوزت درجة الحرارة 4000 درجة مئوية (7232 درجة فهرنهايت). عمل علماء بايرويت مع شركة Electron Synchrotron الألمانية (DESY) في هامبورغ و Advanced Photon (APS) ومقرها الولايات المتحدة في مختبر Argonne الوطني لاستكشاف كيفية تصرف الذرات في هذه الظروف البرية.

"لقد فوجئنا وذهولنا ببيانات القياس التي وفرت لنا فجأة خاصية هيكلية مميزة للفوسفور الأسود. وقد أكدت المزيد من التجارب والحسابات هذه النتيجة منذ ذلك الحين. وهذا يعني أنه لا يوجد شك في ذلك: النيتروجين ، في الواقع ، ليس عنصرًا استثنائيًا ، لكنها تتبع نفس القاعدة الذهبية للجدول الدوري مثل الكربون والأكسجين "، قال لانييل.


شاهد الفيديو: كيف ستقدم لنا بطاريات القرافين نقلة نوعية بعالم البطاريات (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Bolaji

    انت على حق تماما. في هذا لا شيء هناك وأعتقد أن هذه فكرة جيدة. أتفق معها تمامًا.

  2. Hennessy

    أردت أن أرى لفترة طويلة

  3. Goltizuru

    رد سريع )))

  4. Nelek

    ستحصل على نتيجة جيدة

  5. Zolom

    منطقيا



اكتب رسالة