Forschende haben ein langjähriges Problem der Materialchemie gelöst: die Herstellung von Nanokristallen aus besonders stabilen Metallnitriden, die sich bisher in dieser Größenordnung kaum synthetisieren ließen. Mit einem neuartigen Syntheserezept gelingt es nun erstmals, diese lange als „unmöglich" geltenden Nanokristalle gezielt herzustellen.
Metallnitride wie Galliumnitrid ($GaN$), Titannitrid ($TiN$) oder Niobnitrid ($NbN$) zählen zu den wichtigsten Funktionsmaterialien der modernen Technik: Sie bilden die Basis blauer und weißer LEDs, beschichten als verschleißfeste, biokompatible Schichten medizinische Implantate und fungieren als Supraleiter. Bisher ließen sich diese Verbindungen jedoch fast ausschließlich über Hochtemperaturprozesse wie die chemische Gasphasenabscheidung als feste, dünne Schichten auf Substrate aufbringen. Eine kontrollierte Darstellung als freie, einzelne Nanokristalle mit definierter Größe und Form war nicht möglich — im Gegensatz zu Oxiden oder Chalkogeniden, die sich längst etabliert in der kolloidalen Synthese herstellen lassen.
Die neue Methode eröffnet nun den Zugang zu nanoskaligen Metallnitrid-Bausteinen, die sich beispielsweise dispergieren, drucken oder in Verbundmaterialien einbetten lassen. Damit könnten die bewährten Werkstoffe künftig in flexibler Elektronik, druckbaren Bauelementen, implantierbarer Sensorik und weiteren Zukunftstechnologien eingesetzt werden. Das Team spricht von einem Rezept, das eine ganze Klasse bislang unzugänglicher Nanomaterialien für die Anwendung erschließt.
Hintergrund: Die Synthese von Nitriden ist wegen der äußerst stabilen Stickstoff-Dreifachbindung ($N \equiv N$, ca. 945 kJ/mol) und hoher Bildungsenthalpien der Metall-Stickstoff-Bindungen besonders anspruchsvoll — bisher gelang die nasschemische Nanokristall-Darstellung nur bei wenigen, weicheren Nitriden wie $InP$-analogen Verbindungen oder Molybdännitrid.
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