Pesquisadores decifram estrutura do nitrogênio sólido
Um grupo de pesquisadores liderado pelo professor Xiaodi Liu, do Hefei Institute of Solid State Physics, revelou a estrutura do γ-N2, uma fase sólida do nitrogênio, após mais de 50 anos de incertezas. A descoberta foi publicada na revista Matter and Radiation at Extremes.
Descoberta da estrutura do γ-N2
A pesquisa confirmou que o γ-N2 adota uma estrutura monoclínica P21/c, composta por duas moléculas de nitrogênio em cada célula unitária. Essa confirmação valida previsões teóricas anteriores e esclarece a estrutura de uma fase que, segundo os pesquisadores, ocupa uma faixa de pressão e temperatura mais ampla do que se acreditava.
Metodologia utilizada na pesquisa
Para determinar a estrutura do γ-N2, os cientistas utilizaram uma combinação de difração de raios X em sincrotrão, espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho e cálculos de teoria do funcional da densidade. Essa abordagem multidisciplinar permitiu distinguir a estrutura P21/c de modelos concorrentes, superando as dificuldades associadas ao crescimento de cristais de alta qualidade.
Efeito inesperado do isótopo
Durante a pesquisa, uma medição anterior de Raman revelou um sinal vibracional extra que parecia inconsistente com a estrutura proposta. O estudo atual identificou que esse sinal estava relacionado a uma pequena quantidade de moléculas de nitrogênio contendo o isótopo raro nitrogênio-15. À medida que a pressão aumentava, a vibração mais fraca do isótopo interagia com a vibração de moléculas de nitrogênio comuns, resultando em um efeito descrito como ressonância do tipo Fermi.
Relação entre fases sólidas do nitrogênio
Os pesquisadores também observaram que o γ-N2 está intimamente relacionado a outra fase sólida, o θ-N2. Ambas as fases apresentam assinaturas Raman semelhantes e arranjos moleculares relacionados, apesar de se formarem sob condições de pressão e temperatura bastante distintas.
A elucidação da estrutura do γ-N2 representa um avanço significativo na compreensão das fases sólidas do nitrogênio, com implicações potenciais para a física de materiais e a química sob condições extremas. A pesquisa contribui para o conhecimento sobre a complexidade das interações moleculares em estados sólidos.
