Nitridi nemetala su jedinjenja u kojima su azot i nemetalni elementi povezani kovalentnim vezama. Zbog svojih tehnološki interesantnih svojstava, sve više postaju fokus istraživanja materijala. U časopisu Chemistry- A European Journal, međunarodni tim sa istraživačima sa Univerziteta u Bajrojtu predstavlja ranije nepoznata jedinjenja fosfora i azota sintetizovana pod veoma visokim pritiscima.
Oni sadrže strukturne jedinice čije postojanje ranije nije bilo moguće empirijski dokazati. Studija je primer velikog, još neiskorišćenog potencijala istraživanja visokog pritiska za hemiju azota.
Istraživači su uspeli da sintetišu ranije nepoznatu modifikaciju fosfornog nitrida P₃N₅, polimorfa δ-P₃N₅, pod pritiskom od 72 gigapaskala. Na 134 gigapaskala, fosfor nitrid PN₂ se formirao u ćeliji dijamantskog nakovnja. Oba jedinjenja su klasifikovana kao ultra-nestišljivi materijali sa modulima zapremine iznad 320 GPa.
Istraživači su otkrili ključni razlog za ovu ekstremnu snagu kroz proračune teorije gustine sinhrotronske rendgenske difrakcije: kristalne strukture δ-P₃N₅ i PN₂ se sastoje od guste mreže PN₆ oktaedara sa atomom fosfora okruženog sa šest atoma azota. Do sada se samo sumnjalo na postojanje ovih strukturnih jedinica, a sada su prvi put empirijski dokazane.
Polimorf δ-P₃N₅ se transformisao u drugu, takođe ranije nepoznatu modifikaciju P₃N₅ kada je pritisak kompresije smanjen: na sedam gigapaskala, formiran je polimorf α′-P₃N₅. Ovo je novi čvrsti materijal koji ostaje stabilan u normalnim uslovima okoline. Kristalna struktura ovog fosforonitrida je takođe neobična, jer se sastoji od PN₄ tetraedara: atom fosfora se nalazi u centru ovih strukturnih jedinica u obliku piramide, dok su četiri „ugla“ svaki zauzeta atomom azota.
U poređenju sa dobro poznatim polimorfom α-P₃N₅, o kome se već raspravlja u istraživanjima kao mogućem industrijskom materijalu, α′-P₃N₅ ima znatno veću gustinu. Stoga je znatno teže i potencijalno još atraktivnije u smislu potencijalnih inženjerskih aplikacija.
„α′-P₃N₅ formiran dekompresijom δ-P₃N₅ ilustruje kako se jedinjenja azota sa veoma interesantnim svojstvima mogu otkriti obilaskom sinteze pod visokim pritiskom. Sada bi trebalo da slede dalja istraživanja kako bi se istražile potencijalne primene ovog novog materijala. Uz našu publikaciju , želimo da podstaknemo više istraživanja nitrida nemetala pod visokim pritiskom i visokim temperaturama—koji su u velikoj meri zanemareni u poređenju sa nitridima metala.Nove studije u ovoj uzbudljivoj oblasti mogu značajno proširiti naše razumevanje hemije azota.One će takođe potencijalno doprinose otkrivanju materijala koji se mogu reciklirati za svakodnevne proizvode“, kaže kristalni fizičar iz Bajrojta prof. dr h.c. Natalia Dubrovinskaia iz Laboratorije za kristalografiju Univerziteta u Bajrojtu, koja je koordinirala istraživanje.
