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High-pressure nitride materials: towards the controllable and scalable synthesis in a diamond anvil cell

Descrizione del progetto

Un approccio innovativo alla sintesi di materiali in condizioni di alta pressione

La tecnologia moderna si basa sempre più spesso su materiali avanzati con proprietà eccezionali, molti dei quali possono essere creati solo in condizioni di alta pressione. Tuttavia, produrli in quantità misurabili attraverso processi controllati è complesso. Il progetto HIPMAT, finanziato dal CER, si propone di superare le sfide della sintesi ad alta pressione. Il progetto concentrerà l’attenzione sui composti di nitruro, materiali con ottime applicazioni nei semiconduttori e come materiali ultra duri. Utilizzando il laser a elettroni liberi a emissione di raggi X europeo, l’équipe indagherà i meccanismi e le cinetiche di reazione, consentendo un controllo preciso sulla produzione dei materiali. Cercherà inoltre di ampliare su scala la sintesi di nitruri promettenti usando nuovi precursori e celle a incudini di diamante di grande volume. L’obiettivo è approfondire la comprensione della chimica ad alta pressione e aprire la strada alla produzione su larga scala di materiali funzionali.

Obiettivo

Over the past decade a branch of solid-state inorganic chemistry has emerged that aims the discovery of novel atypical compounds at high-pressure conditions. Nevertheless, the need of modern technology in new materials, which are available only from the high-pressure synthesis, can be fulfilled only if these materials are produced in measurable quantities via a controlled and reproducible process. Within HIPMAT I will focus on the synthesis of nitride materials a class of compounds with outstanding and diverse physical and chemical properties, which find applications as ultrahard materials as well as in semiconductor technology. The overarching aim of HIPMAT is to address the challenges of high-pressure synthesis, which lie beyond simple material discovery. We will use new opportunities provided by the European X-ray Free Electron Laser for studying mechanisms of high-pressure nitridation reactions, using the combination of pulsed laser-heating and ultrafast X-ray probing. Knowledge of the reaction mechanisms and kinetics will allow to choose reaction conditions favoring maximum amounts of desired products. Next, we will focus on the upscaling of the synthesis of the most promising high-pressure nitrides by developing novel precursors and by performing the synthesis in newly developed large-volume diamond anvil cells. HIPMAT will not only result in the discovery of plethora of novel high-pressure materials, but also will provide deep understanding of mechanisms underlying the chemical synthesis at high-pressure conditions and will enable controllable large-scale synthesis of new functional materials. The methods developed within HIPMAT will be applicable to other classes of materials and will be an important contribution to the field of solid-state inorganic chemistry and materials science.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

JOHANN WOLFGANG GOETHE-UNIVERSITAET FRANKFURT AM MAIN
Contributo netto dell'UE
€ 1 878 908,00
Indirizzo
THEODOR W ADORNO PLATZ 1
60323 Frankfurt Am Main
Germania
Regione
Hessen Darmstadt Frankfurt am Main, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 878 908,00

Beneficiari (1)