به گزارش روش سئو دانشمندان موفق شدند برای نیتروژن كه تابحال تنها یك آلوتروپ داشت، تحت فشار شدید بین دو الماس، یك آلوتروپ جدید بسازند تا یكی دیگر از معماهای جدول تناوبی حل شود.
به گزارش روش سئو به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، محققان دانشگاه “بایروت”(Bayreuth) آلمان نوعی نیتروژن بوجود آورده اند که تابحال هیچگاه دیده نشده بود. این ماده جدید با نام “نیتروژن سیاه”، بلورین یا کریستالی است و به شکل ورق های دو بعدی شکل می گیرد و امکان دارد روزی برای الکترونیک پیشرفته مفید باشد.
به طرز عجیبی، این ایده که نیتروژن سیاه وجود ندارد، مدت ها است که یک راز تلقی می شود. جدول تناوبی در دوره های تکراری مرتب شده است که در آن، هر ستون از عناصری با خصوصیات مشابه تشکیل شده است. آنهایی که در قسمت بالایی قرار دارند، کمترین پروتون و کمترین وزن را دارند و هر چه پایین می آییم، عناصر، پروتون و وزن می گیرند.
عناصر بالای یک ستون تحت فشار زیاد معمولاً ساختارهایی شبیه به عناصر پایینی گروه خود پیدا می کنند. این اشکال مختلف بعنوان آلوتروپ ها شناخته می شوند. بعنوان مثال، ازون یک آلوتروپ اکسیژن است، در حالیکه گرافیت و الماس هر دو آلوتروپ های کربن هستند.
اما نیتروژن یا ازت فقط یک آلوتروپ به نام “دینیتروژن” دارد و هیچ عنصر سنگین تری را در گروه خود ندارد. این مورد همیشه کمی عجیب به نظر می رسید، اما حالا یک مطالعه جدید یک آلوتروپ که قبلاً ناشناخته بود را پیدا کرده است که نشان داده است نیتروژن همانطور که مدت ها است تصور می شود، از این قاعده مستثنا نیست.
برای ایجاد این شکل جدید از نیتروژن، محققان نیتروژن را در معرض گرما و فشار شدید قرار دادند. این عنصر بین دو الماس با فشار ۱.۴ میلیون اتمسفر و بیشتر از ۴۰۰۰ درجه سانتیگراد گرما فشرده شد. نیتروژن در این شرایط سخت، ساختاری به خود گرفت که تابحال دیده نشده بود، اما هنوز هم به نظر آشنا می رسید.
هنگامی که با استفاده از اشعه ایکس از آن عکس برداری شد، مشاهده شد که اتم های نیتروژن لایه های دو بعدی بلوری را می سازند که به صورت متقاطع در یک الگوی زیگزاگ قرار گرفته اند. به نظر می آید این ماده مانند گرافن، رسانایی خوبی داشته باشد که می تواند آنرا برای دستگاه های الکترونیکی آینده کاربردی کند.
محققان به علت شباهت این ماده به فسفر سیاه -یک آلوتروپ فسفر- تصمیم گرفته اند تا این ماده جدید را “نیتروژن سیاه” بنامند.
“دومینیک لانیل”، محقق اصلی این مطالعه می گوید: ما از نتیجه کار خود متعجب و متحیر شدیم، چون که ناگهان با ساختار مشابهی با فسفر سیاه مواجه شدیم. آزمایش ها و محاسبات بعدی هم این یافته را تأیید کرد. این بدان مفهوم است که در این مورد شکی نیست که نیتروژن در حقیقت یک عنصر استثنایی نیست و از همان قاعده طلایی جدول تناوبی که کربن و اکسیژن رعایت می کنند، پیروی می کند.
به همان اندازه که “نیتروژن سیاه” می تواند برای صنعت الکترونیک مفید باشد، نباید انتظار داشت که به این زودی ها آنرا در تلفن های هوشمند ببینیم. چونکه تولید آن نه تنها به علت شرایط خاص، دشوار است، بلکه این ماده ناپایدار است و با کاهش گرما و فشار به سرعت تجزیه می شود.
“لانیل” می گوید: به علت این عدم ثبات، استفاده از آن در برنامه های کاربردی صنعتی هم اکنون امکان پذیر نیست. با این حال، نیتروژن یک عنصر بسیار جالب در تحقیقات مواد است. مطالعه ما بعنوان مثال نشان داده است که فشار و دمای زیاد می توانند ساختار و خصوصیاتی از مواد ایجاد کنند که محققان قبلاً نمی دانستند وجود داشته است.
این مطالعه در مجله Physical Review Letters انتشار یافته است.
