Intrygujący amidoboran sodu

Intrygujący amidoboran sodu

Zazwyczaj równomiernie ściskana próbka materiału w intuicyjny sposób zmniejsza swoje rozmiary. Jak się okazuje nie jest to jednak reguła. Nieliczna grupa materiałów wskutek takich oddziaływań zwiększa bowiem swój wymiar w jednym lub dwóch kierunkach. Naukowcom z warszawskiego Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) udało się natomiast odkryć materiał, który charakteryzuje się on ujemną ściśliwością na wyjątkowym poziomie.

Przypadkowego odkrycia materiału badacze dokonali podczas poszukiwania optymalnych związków do magazynowania wodoru. Jedna z badanych próbek wskutek wywarcia na nią zwiększonego ciśnienia znacząco się wydłużyła.

Zwykle w tego typu materiałach zmiana rozmiaru w którymś z kierunków jest ledwie zauważalna, lecz w badanym krysztale amidoboranu sodu doszło do skokowego wydłużenia aż o 10% po przyłożeniu ciśnienia 30 tysięcy atmosfer.

Wydłużenia przezroczystych kryształów nie da się wyjaśnić, badając zmianę samej ich geometrii. Ujemna ściśliwość okazuje się być pochodną wydłużania się wiązań chemicznych pomiędzy azotem a wodorem oraz borem i azotem. Wynika to z gwałtownego formowania się wiązań wodorowych pomiędzy sąsiadującymi ze sobą cząsteczkami.

Oznacza to, że amidoboran sodu to pierwszy materiał, w którym obserwowana ujemna ściśliwość wynika wyłącznie z jego właściwości chemicznych. Podobne znane materiały pod wpływem wysokiego ciśnienia zmieniają symetrie struktury krystalicznej; w przypadku amidoboranu sodu taka sytuacja nie ma jednak miejsca.

Znajomość nowego mechanizmu stojącego za ujemną ściśliwością to szansa na odkrycie materiałów o podobnych właściwościach. Zastosowań takiej grupy kryształów można szukać już teraz. Odnajdziemy je chociażby przy budowie detektorów pewnej granicznej wartości ciśnienia, czy konstrukcji aktywnych kamizelek kuloodpornych, które reagowałyby na skokową zmianę ciśnienia.

(rr)