En la tabla periódica de los elementos existe una regla de oro para el carbono, el oxígeno y otros elementos ligeros: bajo altas presiones, tienen estructuras afines a elementos más pesados en exactamente el mismo conjunto de elementos. Menos el nitrógeno, que daba la sensación de que seguía su propio sendero. En seguida, estudiosos de química de alta presión de la Universidad de Bayreuth han refutado este estado fuerte. Desde el nitrógeno, crearon una estructura cristalina que, en condiciones normales, se transforma en fósforo negro y arsénico. La estructura contiene capas atómicas bidimensionales De esta forma tal como las del grafeno, es de enorme interés para la electrónica de alta tecnología. Los científicos han presentado este «nitrógeno negro» en la gaceta «Physical Review Letters». Una vez que se ordenan los elementos químicos en mandato ascendiente de pacto con su número de protones y se observan sus propiedades, pronto se hace evidente que Algunas características se repiten a grandes intervalos (períodos). La tabla periódica se enfoca estas repeticiones: los elementos con propiedades similares se colocan uno debajo del otro en exactamente la misma columna y, por ende, forman un grupo de elementos. En la comunicado superior de una columna está el elemento que tiene la menor volumen de protones y el menor peso en comparación con los otros integrantes del conjunto. Aunque, al nitrógeno se le consideraba la «oveja negra» de su grupo. La razón: en experimentos precedentes de alta presión, el nitrógeno no mostró estructuras similares a las exhibidas en condiciones normales por elementos más pesados de este grupo, específicamente, fósforo, arsénico y antimonio. En repuesto, semejantes similitudes se observan a altas presiones en los Conjuntos vecinos encabezados por carbono y oxígeno. Sección de la tabla periódica: El nitrógeno (rojo) y los elementos más pesados fósforo, arsénico, antimonio y bismuto (verde) pertenecen al conjunto de elementos 15. Bajo presiones extremadamente altas, el nitrógeno, Al igual que estos otros miembros del grupo, tiene una estructura que consiste en zigzag en manera de capas bidimensionales. Izquierda y derecha son los Grupos 14 y 16, encabezados por carbono y oxígeno – Dominique Laniel
Investigadores del Colegio Bávaro de Investigación de Geoquímica y Geofísica Experimental (BGI) y el Laboratorio de Cristalografía de la Universidad de Bayreuth, bajo el liderazgo de Dominique Laniel, han hecho un descubrimiento inusual: a presiones y temperaturas muy altas, los átomos de nitrógeno forman una estructura cristalina que es característica del fósforo negro, que es una variante particular del fósforo. La estructura De la misma forma ocurre en arsénico y antimonio. Este material se compone de capas bidimensionales en las que los átomos de nitrógeno están reticulados en un Sólo patrón de zigzag uniforme. En concepto de propiedades conductoras, estas capas 2-D son similares al grafeno, lo cual lo muestra Del mismo modo que una enorme promesa de material para aplicaciones de alta tecnología. Ocurre lo mismo con el fósforo negro, en el que se estudia actualmente su potencial Al idéntico que material para transistores, semiconductores y otros componentes electrónicos. De este modo tal y como el fósforo negro, los investigadores de Bayreuth han propuesto un nombre análogo descubierto: nitrógeno negro. Si es que bien Algunas características son más potentes que en el fósforo negro, el nitrógeno negro Sólo puede existir en condiciones excepcionales de presión y temperatura bajo las cuales se desencadena en el laboratorio. En condiciones normales, se disuelve inmediatamente. «Debido a esta inestabilidad, las aplicaciones industriales actualmente no son probables. Si bien, el nitrógeno continua siendo un elemento muy interesante en la investigación de materiales. Nuestro estudio muestra a modo de ejemplo que las altas presiones y temperaturas pueden generar estructuras y propiedades de materiales que los investigadores no sabían anteriormente que existían», asevera Laniel. Condiciones extremas para su creación
Se necesitaron condiciones realmente extremas para generar nitrógeno negro. La presión de compresión fue 1,4 millones de veces la presión de la atmósfera de la Tierra, y la temperatura excedió los 4.000 grados Celsius. Para ubicar de qué manera se organizan los átomos en estas condiciones, los científicos de Bayreuth cooperaron con el Sincrotrón Electrónico Alemán (DESY) en Hamburgo y la Fuente Avanzada de Fotones (APS) en el Laboratorio Nacional Argonne en los Estados Unidos. Aquí, rayos X generados por la aceleración de partículas fueron disparados a las muestras comprimidas. «Nos sorprendieron y También intrigaron los data de medición que de repente nos proporcionaron una estructura característica del fósforo negro. Desde entonces, más experimentos y cálculos han confirmado este hallazgo. Esto significa que no hay duda al respecto: el nitrógeno, En verdad, no es un elemento excepcional, Sin embargo continua exactamente la misma regla de oro de la tabla periódica que el carbono y el oxígeno», sentencia Laniel.