Международная группа ученых из Великобритании, Франции, США и Китая под руководством Робина Тернбулла (Robin Turnbull) из Эдинбургского университета смогла определить кристаллическую структуру необычной формы азота, существующей при высоких температуре и давлении.
Как известно, при обычных условиях азот существует в газообразном состоянии. При атмосферном давлении для превращение азота в жидкость необходима температура −195.79° C, а для того, чтобы он перешел в твердую форму, нужно достичь температуры в −210,01°C. Впервые в истории твердый кристаллический азот получил в 1884 году выдающийся польский ученый Кароль Ольшевский. В конце XIX – начале XX века успехи физики низких температур позволили установить, что у азота есть целый ряд твердых модификаций, переходы между которыми происходят в зависимости от температуры и давления. Обычно формы твердого азота обозначаются греческими буквами: α-N2, β-N2, γ-N2 и так далее.
На данный момент известно пятнадцать форм твердого азота, среди которых четырнадцать кристаллических и одна аморфная. В 2002 году учеными из Института Карнеги в Вашингтоне был открыт азот ι-N2. В отличие от большинства других форм твердого азота эта форма возникает не при сверхнизкой, а при очень высокой температуре, но для этого необходимо еще и высокое давление. Какую структуру имеют кристаллы азота ι-N2, ученые до недавнего времени не могли определить.
Структура ι–N2. Илл.: Robin Turnbull et al.
В ходе нынешнего эксперимента азот был помещен в специальные ячейки с алмазными наковальнями, в которых достигалось давление в 65 гигапаскалей (в полтора миллиона раз выше атмосферного давления) и поддерживалась температура в 477°C. При этих условиях молекулы азота переходили в форму ι-N2. Затем при помощи дифракции рентгеновских лучей в кристаллах ученые смогли узнать кристаллическую структуру ι-N2. Неожиданным стало то, что кристалл ι-N2 состоит из очень большого числа молекул азота. Их в нем 48, и все они определенным образом ориентированны по отношению друг к другу.
Результаты исследования приводятся в журнале Nature Communications.
