Nitrogênio sob alta pressão torna-se sólido semicondutor

Uma nova forma de nitrogênio foi obtida a partir da submissão do gás a pressões até 2,4 milhões de vezes superiores à da atmosfera terrestre ao nível do mar. Sob essas condições, o nitrogênio se transformou em um sólido opaco e semicondutor capaz de permanecer estável mesmo depois que a pressão voltou a níveis normais. O feito, relatado em 10 de maio na revista Nature, foi alcançado por uma equipe de cientistas da Instituição Carnegie em Washington (EUA) liderados por Russell Hemley.

Em sua forma gasosa, o nitrogênio corresponde a cerca de 75% da composição da atmosfera terrestre. Por anos, os teóricos previram que o nitrogênio molecular (N2) se tornaria um semicondutor ou um metal se submetido a pressões da ordem de um milhão de atmosferas. Experimentos anteriores para obter essa transformação apresentaram limitações na quantidade de pressão aplicada ao nitrogênio e no número de medições que podiam ser realizadas no material sob alta pressão.

No experimento de Carnegie, os pesquisadores conseguiram pela primeira vez medir propriedades elétricas de um gás condensado sob condições de pressão extremamente altas. Eles usaram técnicas recém-desenvolvidas que permitiram medir a condutividade elétrica em altas pressões e diversas temperaturas. Eles descobriram que a forma semicondutora não-molecular do nitrogênio se mantinha estável em uma gama de variação de pressões surpreendentemente ampla, e que algumas amostras mantidas em baixas temperaturas conseguiam até conservar esse estado quando submetidas de volta à pressão atmosférica.

A forma densa de nitrogênio estoca uma grande quantidade de energia e poderia servir potencialmente como um novo material semicondutor. Sua observação sugere que outros materiais de alta densidade poderiam ser criados em altas pressões e recuperados sob pressão normal. Os cientistas acreditam que isso pode ser aplicado ao hidrogênio que, segundo prevêem teóricos, se transformaria em hidrogênio metálico sólido se submetido a condições semelhantes. Esse material, no entanto, ainda não foi produzido em laboratório.