루들스덴-포퍼 질화물의 혁신적 특성 경로 발견한 새로운 연구

SeoulLMU의 화학자들이 최초로 Ruddlesden-Popper 질화물을 만들었습니다. 이는 특수한 속성을 가진 새로운 소재로 이어질 수 있습니다. Ruddlesden-Popper 화합물은 독특한 층상 구조를 가지고 있으며, 이러한 물질은 초전도체나 촉매, 또는 태양 에너지 기술에 유용할 수 있습니다.

이전에 구조가 유사한 많은 물질들이 존재했지만, 그 중 질화물은 없었습니다. 과학자들은 Ruddlesden-Popper 질화물이 뛰어난 특성을 가질 것이라 기대했지만, 이를 합성하는 데 성공하지 못했습니다. LMU 화학과의 Simon Kloß 박사가 이끄는 연구팀은 새로운 합성 방법을 사용하여 이러한 질화물 재료를 제조하는 데 성공했습니다.

당면한 문제

이러한 물질을 만드는 것은 어려웠습니다. 질소 분자(N2)는 매우 안정적인 삼중 결합을 가지고 있기 때문입니다. 이 안정성과 함께 질소의 낮은 전자 친화력 또한 작업을 어렵게 만들었습니다. 이 장애물을 극복하기 위해 화학자들은 매우 가혹한 조건에서 합성을 수행해야 했습니다.

대용량 프레스를 사용했습니다. 샘플들은 8기가파스칼(80,000바)의 압력으로 압축되었습니다. 나트륨 아지드와 같은 활성 질소원을 사용했습니다.

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초기 화합물과 특성

이 그룹의 새로운 소재 세 가지를 이미 연구했습니다.

• 세륨-탄탈륨 나이트라이드 (Ce 2 TaN 4)
• 프라세오디뮴-레늄 나이트라이드 (Pr 2 ReN 4)
• 네오디뮴-레늄 나이트라이드 (Nd 2 ReN 4)

이 세 가지 물질은 각각 다른 구조, 전자 행동, 그리고 자성 특성을 가지고 있습니다. 프라세오디뮴과 네오디뮴 화합물은 특히 자성 특성으로 주목받고 있습니다. 네오디뮴 화합물은 자성 특성이 쉽게 반전되지 않는 강력한 영구자석입니다. 반면에 탄탈럼 화합물은 반도체로, 에너지 변환에 활용될 수 있거나 전기적으로 분극될 수 있는 물질로 유용할 수 있습니다.

미래 연구를 위한 시사점