Neue Werkstoffe, die unter Hochdruck entstehen

An der TU Darmstadt gelingt die Synthese von kubischem Zirconium und Hafnium Nitrid

In der Märzausgabe 2003 von „nature materials“, einer Zeitschrift aus dem renommierten US-amerikanischen Nature-Verlag, stellen Prof. Dr. Ralf Riedel, Dr. Andreas Zerr und Dr. Gerhard Miehe vom Fachbereich Material- und Geowissenschaften der TU Darmstadt ihre Forschungsergebnisse zur Hochdrucksynthese von Zirconium und Hafnium Nitrid vor, die zu neuen Übergangsmetallen von ausgezeichneter Härte und mit hochinteressanten ferromagnetischen und supraleitenden Eigenschaften zu führen verspricht.

Synthese unter hohem Druck, so die Autoren, ist eine wirkungsvolle Methode zur Herstellung neuer Materialien mit hoher Elastizität und Härte. Darüber hinaus können solche Materialien auch interessante thermische, optoelektronische, halbleitende, magnetische oder supraleitende Eigenschaften aufweisen. In der nun in „nature materials“ veröffentlichten Arbeit berichten die Darmstädter Materialwissenschaftler über die Hochdrucksynthese von Zirconium und Hafnium-Nitrid der Stöchiometrie M3N4. Die Syntheseexperimente wurden in einer lasergeheizten Diamantstempel-Hochdruckapparatur bei Drücken bis zu 18 Gpa (180 kbar oder 180.000 Atmosphären) und Temperaturen bis zu 3000 K durchgeführt. Gefunden wurde dabei die Bildung von kubischem Zirconium und Hafnium Nitrid mit der Struktur vom Typ Th3P4, in der die M-Kationen achtfach durch N-Anionen koordiniert vorliegen. Die neuen Phasen sind die ersten binären Nitride mit einer so hohen Koordinationszahl. Beide Materialien zeigen hohe Kompressionsmoduln um 250 GPa, was auf eine ausgezeichnete Härte hindeutet. Darüber hinaus können die neuen Nitride die ersten Vertreter einer größeren Gruppe von Übergangsmetall- und/oder Lanthanid-Nitriden mit interessanten ferromagnetischen oder supraleitenden Eigenschaften sein.

Im Internet: http://www.nature.com/naturematerials . Ansprechpartner in der TU Darmstadt: Prof. Dr. Ralf Riedel, Tel. 061651/16 6347, E-Mail: riedel@tu-darmstadt.de