Ca3N2 y Mg3N2: comportamiento impredecible a alta presión de los nitritos binarios

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física de las altas presiones Física de las altas presiones
• Química del estado sólido.

Sus antecedentes:

• La síntesis de alta presión proporciona información crítica sobre las propiedades de los materiales en condiciones extremas.
• Investigar compuestos reactivos M(3) N(2) (M = Ca, Mg) a altas presiones es un desafío.
• Comprender el comportamiento de los nitritos metálicos de tierras alcalinas es crucial para el desarrollo de materiales.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar una nueva fase de alta presión de nitruro de calcio (γ-Ca(3) N(2)).
• Para investigar el comportamiento a alta presión del nitruro de magnesio (Mg(3) N(2)).
• Explorar la estructura electrónica de la nueva fase utilizando métodos espectroscópicos y computacionales avanzados.

Principales métodos:

• Experimentos de alta presión ex situ utilizando una prensa de anvil múltiple (818 GPa, 10001200 °C).
• Experimentos de alta presión in situ (06 GPa, temperatura ambiente) en la prensa de acolchado múltiple MAX 80.
• Espectroscopia de rayos X blandos y cálculos de los primeros principios de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT).

Principales resultados:

• Síntesis de una nueva fase cúbica γ-Ca(3) N(2) con una estructura de defecto anti-Th(3) P(4) y un aumento de los números de coordinación.
• Se observó que Mg(3) N(2) se descompone a bajas presiones, formando nanopartículas de magnesio cúbicas (bcc) centradas en el cuerpo.
• El análisis de la estructura electrónica confirmó γ-Ca(3) N(2) como un semiconductor con vacíos de nitrógeno intrínsecos.

Conclusiones:

• El estudio sintetizó y caracterizó con éxito una nueva fase de alta presión de nitruro de calcio.
• El nitruro de magnesio presenta una descomposición inducida por la presión, produciendo valiosas nanopartículas de magnesio.
• Los hallazgos contribuyen a la comprensión de las propiedades fundamentales de los nitritos en condiciones extremas.