In een recente studie gepubliceerd in Nature Chemistry , rapporteerden wetenschappers de synthese van een nieuw nitride met metaalglans en hexazineringen - het resultaat van een zes jaar durende inspanning in hogedrukwetenschap.

Dit is de eerste keer dat een vlakke N₆ ^2- , een dianionisch hexazinnitride, is verkregen in een laboratoriumexperiment. Bovendien bleef de structuur relatief stabiel bij drukken tot 20 GPa.

Stikstofrijke verbindingen hebben brede aandacht getrokken vanwege hun grote potentieel als materialen met hoge energiedichtheid (HEDM's) die enorme hoeveelheden energie kunnen opslaan en vrijgeven. Er zijn tot nu toe echter zeer weinig stikstofverbindingen gesynthetiseerd in vergelijking met het aantal dat theoretisch werd voorspeld door berekening en modellering.

"Lage-orde N-N-obligaties zijn moeilijk stabiel te houden bij lage druk", zegt Dr. Wang Yu, hoofdauteur van de studie en een onderzoeker aan de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academy of Sciences. Volgens Wang is dat de reden waarom het synthetiseren van stikstofverbindingen in het laboratorium zo moeilijk is.

In eerdere studies leerden Wang en haar collega's dat moleculaire diatomische stikstof kan worden omgezet in een atomaire vaste stof met een kristallijne kubische gauche-structuur (cg-N) met enkelvoudige binding in een diamanten aambeeld bij extreme drukken tot 110 GPa en 2500 K. De resultaat inspireerde de synthese van polynitridematerialen bij hoge druk en hoge temperatuur, inclusief de resultaten in hun experimenten.

Het blijft echter een uitdaging om de stabiliteit van verbindingen te behouden en soorten onder praktische omstandigheden te herstellen.

In de huidige studie besloten de onderzoekers alkalimetalen te gebruiken waarvan is aangetoond dat ze de druk verlagen die nodig is voor synthese, waardoor de stabiliteit en energiedichtheid van potentiële HEDM-verbindingen wordt verbeterd.

Wetenschappers hadden ook geleerd dat het gebruik van lineaire N₃ ^- groepen als voorlopers verminderen niet alleen de activeringsbarrière aanzienlijk, maar zorgen ook voor een meer uniforme reactieomgeving.

De onderzoekers begonnen dus hun synthese met behulp van alkalimetalen en lineair N₃ ^- aziden. Ze begonnen met onderzoek naar kaliumazide (KN₃ ), die ze in een diamanten aambeeldkamer plaatsten die werd gebruikt voor röntgendiffractie en Raman-experimenten.

Met vallen en opstaan ​​​​synthetiseerden de wetenschappers de N₆ ^2- vlak in het laboratorium en stabiliseerde de nieuw gesynthetiseerde structuur in K₂ N₆ . De succesvolle synthese was gebaseerd op KN₃ verwarmd door een laser in een diamanten aambeeldcel bij een druk van meer dan 45 GPa.

Met behulp van röntgendiffractie en Raman-detectieresultaten ontdekten de onderzoekers, in samenwerking met een team onder leiding van Artem Oganov van het Skolkovo Institute of Science and Technology, dat al hun resultaten consistent waren met theoretische voorspellingen door middel van eerste-principeberekeningen.

Wang zei dat de onderzoekers "allemaal erg enthousiast zijn" om een ​​nitride te bereiken met N₆ ² hexazineringen voor het eerst in een laboratoriumexperiment. + Verder verkennen

Stabiele fauteuilachtige hexazinaatring in wolfraamhexanitride