Det nya ämnets struktur. Kredit:Maksim Molokeev.
En fysiker från Siberian Federal University (SFU) och Kirensky Institute of Physics Federal Research Center KSC SB RAS (IF) har beskrivit strukturen och egenskaperna hos ett nytt ämne som erhållits av sina kinesiska kollegor. Dessa är skiktade kristaller av sällsynta jordartsmetallhydroxider Ln 2 (ÅH) 4 SÅ 4 (Ln=Eu-Lu, Y) som kan vara miljövänliga källor till fosfor (ämnen som omvandlar olika energier till ljusemission) för paneler, skärmar och andra elektroniska apparater. Upptäckten rapporterades av Kemi:A European Journal .
Som vanligt, upptäckten skedde av en slump. Kinesiska forskare syntetiserade ett nytt pulverämne som blandar sällsynta jordartsmetallnitrater med ammoniaksulfater och hydrater. Sammansättningen innehöll sällsynta jordartsmetaller, och hade därför självlysande egenskaper. Dock, dess spektrum var unikt och oförenligt med alla förväntade resultat. Forskare blev förvånade över att höra att dess röntgenmönster inte var jämförbart med något annat från deras databas. Därför, ämnet hade inte bara ny sammansättning, men tillhörde en helt ny klass av föreningar.
För det första, forskarna var tvungna att karakterisera ämnets kristallstruktur för att bestämma atomerna den består av och deras placering i förhållande till varandra.
"Det som var svårt med det är att vi inte kunde få fram ämnet i form av en enkristall, så vanliga enkristallröntgenmetoder kunde inte användas. Att bestämma struktur från pulver är en mycket komplicerad uppgift som kräver stor erfarenhet och kunskap, sa Maksim Molokeev, en medförfattare till verket, kandidat för fysikaliska och matematiska vetenskaper, senior forskare vid Kirensky Institute of Physics, och seniorlärare vid SFU.
Detta var uppgiften som kinesiska forskare bad Maksim Molokeev att lösa. Han lyckades med framgång avkoda pulvrets röntgenmönster. Det visade sig att det nya materialet bestod av SO 42 - tetraedrar och joner av sällsynta jordartsmetaller omgivna av syreatomer i form av ett trigonalt prisma med tre kappor. SO 42 - tetraedrarna var störda i flera positioner, d.v.s. dessa strukturella element ändrade ständigt sin orientering i rum och tid (gör tolkningen av strukturen ännu svårare).
Efter att strukturen av denna skiktade förening bestämts, det bekräftade dess unika natur. Ämnet var verkligen en del av en ny tidigare okänd klass. Dessutom, forskarna fick reda på att föreningen hade mycket sällsynta och värdefulla egenskaper. När den värms upp till 800ºC, vatten förångas, lämnar industriellt användbar fosfor lämplig för skärmar. Traditionella produktionsmetoder är "smutsiga, " och orsaka utsläpp av giftiga biprodukter. Det nya ämnet uppnår önskade resultat på ett miljövänligt sätt.
I framtiden, nya isostrukturella föreningar (d.v.s. de föreningar i vilka joner ersätts med olika utan materiella strukturella förändringar) kommer sannolikt att läggas till denna klass av ämnen. Dessa nya föreningar kan användas vid tillverkning av katalysatorer, mikroelektronik. UV-skydd, och andra blivande vetenskapliga och tekniska områden.
