Une équipe internationale de physiciens expérimentaux a déterminé pour la première fois la structure de ι-N2une version cristallisée de l’azote.
Turnbull et al ont synthétisé un monocristal de ι-N2 dans une cellule à enclume de diamant à partir de ε-N2 à 65 GPa et 477 degrés Celsius. Crédit image : Turnbull et al, doi : 10.1038/s41467-018-07074-4.
Au moins 15 phases uniques d’azote solide sont connues, dont douze phases moléculaires, deux phases non moléculaires et un état amorphe.
La phase insaisissable à haute température et haute pression appelée ι-N2 a été découverte en 2002 par une équipe de chercheurs dirigée par la Carnegie Institution, mais sa structure était inconnue jusqu’à présent.
“Notre étude démontre que l’apparition de structures complexes sous pression ne se limite pas seulement aux éléments métalliques et soulève la question intrigante de savoir si des phases inhabituelles pourraient être attendues dans d’autres systèmes moléculaires dans des conditions extrêmes”, a déclaré Robin Turnbull, chercheur à l’Université d’Édimbourg, et ses co-auteurs.
La structure cristalline de la ι-N2: (a-c) projections le long des axes a, b et c respectivement ; (d) une projection en perspective de la cellule unitaire ; couche N2 sont représentées en bleu et les molécules orientées sont représentées en rouge. Crédit image : Turnbull et al, doi : 10.1038/s41467-018-07074-4.
Dans cette étude, les physiciens ont pu synthétiser des cristaux de ι-N2.
“Nous avons utilisé une enclume à pointe de diamant à haute pression pour presser de minuscules quantités d’azote à des pressions un demi-million de fois supérieures à celles de l’atmosphère terrestre, tout en le chauffant à 477 degrés Celsius”, ont-ils expliqué.
“Nous avons ensuite utilisé une technologie spécialisée à rayons X pour capturer une image des cristaux résultants”.
ι-N2 est caractérisée par une cellule unitaire extraordinairement grande contenant 48 N2 Turnbull et ses collègues ont découvert.
“Nous avons été surpris de constater que l’azote avait formé un arrangement compliqué composé de dizaines de molécules “, ont déclaré les scientifiques.
“Nous nous attendions à découvrir une structure beaucoup plus simple”.
“Nous espérons que nos résultats susciteront d’autres recherches sur la raison pour laquelle des éléments relativement simples devraient former des structures aussi complexes – il est important que nous continuions à chercher de nouvelles lignes prometteuses d’investigation scientifique”, a déclaré Turnbull.
Les résultats sont publiés dans le journal Nature Communications.
