Wolfraamhexanitride met fauteuilachtig hexazin N ₆ ring is gesynthetiseerd door een groep wetenschappers onder leiding van Dr. Jin Liu en zijn voormalige postdoc Nilesh Salke bij HPSTAR (Center for High Pressure Science &Technology Advanced Research). WN ₆ is een veelbelovend materiaal met een hoge energiedichtheid en superhard. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het recente nummer van Fysieke beoordelingsbrieven .

Diatomische stikstof is het meest voorkomende molecuul in de atmosfeer van de aarde, goed voor bijna 78% van het volume. De sterke drievoudige binding in stikstof maakt het zeer stabiel en niet-reactief bij bijna omgevingsomstandigheden. Echter, onder intense druk en hoge temperatuuromstandigheden, stikstof zal zich heel anders gedragen, het kan een dubbel- of zelfs enkelvoudig gebonden structuur vormen of reageren met andere elementen om nieuwe nitriden te vormen. Enkelvoudig gebonden polymere stikstof of nitriden die enkelvoudig gebonden stikstof bevatten, zijn van groot wetenschappelijk belang als materiaal met hoge energiedichtheid. En overgangsmetaalnitrides zijn de veelbelovende kandidaten die het vlakke stikstofhexazin (N ₆ ) ring waarvan wordt voorspeld dat het onmogelijk is om experimenteel te stabiliseren vanwege de afstoting van het eenzame paar.

Het team heeft WN . gemaakt ₆ in een met laser verwarmde diamanten aambeeldcel door elementaire reactie tussen wolfraam en stikstof boven een druk van ongeveer 1,3 Mbar en een temperatuur van ~ 3500 K. In-situ synchrotron röntgendiffractie (XRD) stelde hen in staat om de wolfraamhexanitride-fase te identificeren, kristalliseren met nieuwe fauteuil-achtige N ₆ ringen, en de hogedruk Raman-spectroscopiemeting bevestigde de aanwezigheid van N-N enkelvoudige bindingen in N ₆ ringen. Verdere theoretische berekeningen ondersteunen ook hun experimentele waarnemingen.

"Het fauteuilachtige hexazin-stikstofsubrooster in de WN ₆ is opmerkelijk en vergelijkbaar met die in de polymere stikstoffasen, waardoor het een veelbelovende materiaalkandidaat met hoge energiedichtheid is, " zei dr. Nilesh Salke, nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Illinois in Chicago.

Aanvullend, WN ₆ toont een Vickers-hardheid tot 57 GPa, de hoogste hardheid van alle overgangsmetaalnitrides samen met een goede taaiheid. Ze hebben de ultrastijfheid van WN . gecrediteerd ₆ balanceren tussen de aantrekkelijke interactie van N ₆ ringen met W-atomen en de afstotende interactie van N ₆ ringen met elkaar op basis van theoretische berekeningen.

"Voor zover we weten, dit is het eerste experimentele rapport over het enkelgebonden overgangsmetaalnitride, " zei dr. Jin Liu, "Wij geloven dat dit werk verdere experimentele inspanningen zal stimuleren om andere nitriden te synthetiseren met nieuwe structurele, chemisch, en fysieke eigenschappen."

"Onze experimentele demonstratie van stabiliserende fauteuilachtige hexazin N ₆ ring in WN ₆ maakt de weg vrij voor toekomstige inspanningen om de vlakke hexazinering te stabiliseren, "voegde Dr. Liu toe.