Lần đầu tiên, một nhóm quốc tế với các nhà nghiên cứu từ Đại học Bayreuth đã thành công trong việc phát hiện ra một vật liệu hai chiều chưa từng được biết đến trước đây bằng cách sử dụng công nghệ áp suất cao hiện đại.

Vật liệu mới, beryllonitrene, bao gồm các nguyên tử nitơ và berili được sắp xếp đều đặn. Nó có cấu trúc mạng tinh thể điện tử khác thường cho thấy tiềm năng lớn cho các ứng dụng trong công nghệ lượng tử. Quá trình tổng hợp của nó đòi hỏi một áp suất nén cao hơn khoảng một triệu lần so với áp suất bầu khí quyển của Trái đất. Các nhà khoa học đã trình bày khám phá này trên tạp chí Physical Review Letters.

Kể từ khi phát hiện ra graphene, được tạo ra từ các nguyên tử carbon, mối quan tâm đến vật liệu hai chiều đã tăng dần lên trong nghiên cứu và công nghiệp. Dưới áp suất cực cao lên tới 100 gigapascal, các nhà nghiên cứu từ Đại học Bayreuth, cùng với các đối tác quốc tế, hiện đã tạo ra các hợp chất mới bao gồm các nguyên tử nitơ và berili. Đây là những polynitrid berili, trong đó một số thuộc hệ đơn tinh, một số thuộc hệ tinh thể ba tinh. Các polynitrit beryllium triclinic cho thấy một đặc tính bất thường khi áp suất giảm. Chúng có cấu trúc tinh thể được tạo thành từ các lớp. Mỗi lớp chứa các chuỗi nitơ phức tạp được kết nối bởi các nguyên tử berili. Mỗi lớp đại diện cho một vật liệu hai chiều, beryllonitrene.

Về mặt định tính, beryllonitrene là một vật liệu 2D mới. Không giống như graphene, cấu trúc tinh thể hai chiều của beryllonitrene dẫn đến một mạng tinh thể điện tử chưa được ngay ngắn. Do đặc tính điện tử của nó, beryllonitrene sẽ rất thích hợp cho các ứng dụng trong công nghệ lượng tử nếu được sản xuất ở quy mô công nghiệp. Trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển vẫn còn non trẻ này, mục đích là sử dụng các đặc tính cơ học lượng tử và cấu trúc của vật chất cho các cải tiến kỹ thuật - ví dụ, để chế tạo máy tính hiệu suất cao hoặc cho các kỹ thuật mã hóa mới với mục tiêu công nghệ thông tin an toàn .

"Lần đầu tiên, sự hợp tác quốc tế chặt chẽ trong nghiên cứu áp suất cao hiện đã thành công trong việc sản xuất một hợp chất hóa học mà trước đây hoàn toàn chưa được biết đến. Hợp chất này có thể đóng vai trò là tiền thân của vật liệu 2D với các đặc tính điện tử độc đáo. Thành tựu tuyệt vời này chỉ trở nên khả thi với sự trợ giúp của áp suất nén do phòng thí nghiệm tạo ra với công suất lớn hơn gần một triệu lần so với áp suất của bầu khí quyển Trái đất. Do đó, nghiên cứu của chúng tôi một lần nữa chứng minh tiềm năng phi thường của nghiên cứu áp suất cao trong khoa học vật liệu ", đồng tác giả, GS.TS. Natalia Dubrovinskaia từ Phòng thí nghiệm Tinh thể học tại Đại học Bayreuth.

"hông có khả năng nghĩ ra một quy trình sản xuất beryllonitrene ở quy mô công nghiệp với áp suất cực cao, chẳng hạn như chỉ có thể được tạo ra trong phòng thí nghiệm nghiên cứu, được yêu cầu cho việc này. Tuy nhiên, điều rất có ý nghĩa là hợp chất mới được tạo ra trong quá trình giải nén và nó có thể tồn tại trong điều kiện môi trường xung quanh. Về nguyên tắc, chúng ta không thể loại trừ rằng một ngày nào đó sẽ có thể tái tạo beryllonitrene hoặc một vật liệu 2D tương tự với các quy trình kỹ thuật ít phức tạp hơn và ứng dụng được trong công nghiệp. Với nghiên cứu này, chúng tôi đã mở ra triển vọng mới cho nghiên cứu áp suất cao trong việc phát triển các vật liệu 2D đầy hứa hẹn về mặt công nghệ, có thể vượt qua graphene ", đồng tác giả, Giáo sư Tiến sĩ Leonid Dubrovinsky từ Viện Nghiên cứu Thực nghiệm Địa hóa & Địa vật lý Bavaria tại Đại học Bayreuth nói

Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210427094825.htm