Nieuwe doorbraak: ontdekking van baanbrekende Ruddlesden-Popper-nitriden voor technologische toepassingen

AmsterdamLMU-chemici hebben voor het eerst Ruddlesden-Popper-nitriden ontwikkeld. Dit kan leiden tot nieuwe materialen met bijzondere eigenschappen. Ruddlesden-Popper-verbindingen hebben een unieke gelaagde structuur. Deze materialen kunnen nuttig zijn als supergeleiders, katalysatoren of in zonne-energietechnologie.

Voorheen bestonden er veel stoffen met een vergelijkbare structuur, maar geen daarvan waren nitriden. Wetenschappers dachten dat Ruddlesden-Popper nitriden geweldige eigenschappen zouden hebben, maar ze konden deze niet maken. Onderzoekers onder leiding van Dr. Simon Kloß van de afdeling Chemie van de LMU hebben nu een manier gevonden om deze nitride materialen te creëren met behulp van een nieuwe synthetische methode.

De Uitdaging

Het huidige scenario biedt nieuwe kansen, maar brengt ook aanzienlijke obstakels met zich mee. We worden geconfronteerd met de noodzaak om onze strategieën aan te passen in een dynamische omgeving die voortdurend evolueert. Tegelijkertijd moeten we ervoor zorgen dat onze kernwaarden en doelstellingen behouden blijven, wat vraagt om een delicate balans tussen aanpassingsvermogen en trouw aan onze missie.

Het creëren van deze materialen was een uitdaging vanwege de zeer stabiele drievoudige binding van stikstofmoleculen (N2). Deze stabiliteit, samen met stikstof's lage elektronenaffiniteit, bemoeilijkte het proces. Om deze hindernissen te overwinnen, moesten de chemici syntheses uitvoeren onder zeer zware omstandigheden.

• Ze gebruikten persen met een groot volume.
• Stalen werden samengeperst onder druk van 8 gigapascal (80.000 bar).
• Er werd een actieve stikstofbron zoals natriumazide toegepast.

Aanvankelijke Verbindingen en Eigenschappen

Lees ook:

Vandaag · 17:51

Koele daken en zonnepanelen: de Londense hitte aanpakken

In het beginstadium werden verschillende verbindingen zorgvuldig onderzocht om hun unieke eigenschappen vast te stellen. Elke verbinding toonde specifieke kenmerken die van cruciaal belang waren voor verdere ontwikkelingen in het onderzoeksproces. Door deze eigenschappen te begrijpen, konden wetenschappers gerichte experimenten uitvoeren om de potentie en toepasbaarheid van elke verbinding te bepalen.

Ze hebben al drie nieuwe materialen in deze groep onderzocht.

• Cerium-tantaalnitraat (Ce 2 TaN 4)
• Praseodymium-renium nitraat (Pr 2 ReN 4)
• Neodymium-renium nitraat (Nd 2 ReN 4)

Deze drie materialen hebben elk verschillende structuren, elektronische eigenschappen en magnetische kenmerken. Vooral de praseodymium- en neodymiumverbindingen zijn interessant vanwege hun magnetische eigenschappen. De neodymiumverbinding is een sterke permanente magneet met eigenschappen die moeilijk omkeerbaar zijn. Daarentegen is de tantaalverbinding een halfgeleider en zou nuttig kunnen zijn voor energieomzetting of als materiaal dat elektrisch gepolariseerd kan worden.

Implicaties voor Toekomstig Onderzoek

Toekomstige studies zouden baat hebben bij een bredere steekproef om variabelen te toetsen die niet in deze studie zijn opgenomen. Daarnaast is het cruciaal om longitudinale onderzoeken uit te voeren om causale verbanden beter te begrijpen. Verder wordt aanbevolen om verschillende methodologische benaderingen te overwegen om de validiteit van de bevindingen te versterken. Tot slot kan samenwerking tussen verschillende disciplines nieuwe inzichten bieden die cruciaal zijn voor het volledig begrijpen van het onderzochte fenomeen.