Ученые получили редкую твердую фазу азота, которая существует только при экстремальных давлениях. Оказалось, что структура этой формы вещества намного сложнее, чем предполагали исследователи. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Азот обладает исключительным многообразием состояний при экстремальных условиях. Это позволяет использовать его для сравнения предсказаний теории с экспериментами. Несмотря на значительное внимание научного сообщества, структура многих фаз азота, существующих только при высоких давлениях, на данный момент плохо изучена.

В новой работе ученые из Франции, Китая и Великобритании получали кристаллическую фазу азота под названием ι-N2. Она была открыта всего 15 лет назад, но ее структура не была известна. Чтобы создать давление в 550 000 атмосфер, ученые использовали алмазную наковальню и одновременно нагревали крохотный образец до 500 °C. Получившееся вещество анализировали при помощи рассеяния рентгеновского излучения, что помогло им выяснить относительное расположение атомов.

Оказалось, что элементарная ячейка получившегося материала исключительно велика и состоит из 48 молекул N₂. Компьютерное моделирование и теоретические расчеты подтвердили, что именно такая структура наиболее энергетически выгодна в таком диапазоне давлений. Ранее структуры сравнимой сложности из одного элемента были известны только для металлов, но в них все атомы равноценны, а не объединены в молекулы по парам, что делает случай азота уникальным.