Los químicos de la LMU han sintetizado con éxito nitruros de Ruddlesden-Popper por primera vez, abriendo la puerta a nuevos materiales con propiedades únicas.
Los compuestos de Ruddlesden-Popper son una clase de materiales con una estructura en capas especial que los hace interesantes para una serie de aplicaciones, como superconductores o catalizadores, por ejemplo, o para uso en energía fotovoltaica. Ya existen muchos haluros y óxidos de este tipo estructural, pero ningún nitruro. Aunque los científicos esperaban que los nitruros de Riddlesden-Popper tuvieran propiedades materiales notables, en realidad no pudieron producirlos.
Ahora, investigadores dirigidos por el Dr. Simon Kloss del Departamento de Química de la LMU han desarrollado una ruta sintética especial que les ha permitido producir materiales de nitruro que cristalizan en el tipo estructural Riddlesden-Popper, como informan en la revista Report. Química de la naturaleza.
La estabilización del nitrógeno presentó un desafío.
La estabilidad del triple enlace en la molécula de nitrógeno (N2) y la baja afinidad electrónica del elemento hizo que fuera muy difícil para los químicos preparar nitruros de Riddlesden-Popper ricos en nitrógeno. Lograron un gran avance al realizar la síntesis en condiciones extremas. Utilizando prensas de gran volumen, comprimieron sus muestras a una presión de 8 gigapascales, lo que equivale a 80.000 bares. Luego utilizaron una fuente de nitrógeno activo, como la azida de sodio, para preparar compuestos de nitruro de metales de transición de tierras raras.
“Con nuestra nueva estrategia de síntesis creemos que podemos investigar sistemáticamente los compuestos de nitruro de Riddlesden-Popper”, afirma Klaus. Los científicos lo demostraron investigando tres nuevos compuestos de esta clase de materiales: el nitruro de cerio y tantalio (CE).2Broncearse4) y nitruros de praseodimio y neodimio-renio (Ln2RN4 (Ln = Pr, Nd)). “Estos tres materiales de partida ya presentan una rica variedad de propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas”, afirma Kloss.
Los compuestos de praseodimio y neodimio mostraron propiedades magnéticas interesantes. Por ejemplo, la aleación de neodimio es un ferroimán notablemente duro con un comportamiento magnético irreversible. Mientras tanto, el tantalio es un semiconductor con propiedades compuestas que lo hacen interesante para su uso en el ámbito de la conversión de energía o como material ferroeléctrico. “El mismo método sintético conducirá probablemente a otros compuestos de nitruro de Ruddlesden-Popper y sus derivados”, explica Kloß. “Como resultado, una gran clase nueva de nitruros está pendiente de investigación”.
