I en nyligen publicerad studie publicerad i Nature Chemistry , rapporterade forskare syntesen av en ny nitrid med metallglans och hexazinringar - resultatet av en sexårig ansträngning inom högtrycksvetenskap.

Detta är första gången som en plan N₆ ^2- , en dianjonisk hexazinnitrid, har erhållits i ett laboratorieexperiment. Dessutom förblev strukturen relativt stabil vid tryck ner till 20 GPa.

Kväverika föreningar har väckt stor uppmärksamhet på grund av sin stora potential som material med hög energidensitet (HEDM) som kan lagra och frigöra enorma mängder energi. Mycket få kväveföreningar har dock syntetiserats hittills i jämförelse med det antal som teoretiskt förutspås genom beräkning och modellering.

"N-N-bindningar av låg ordning är svåra att hålla stabila vid lågt tryck", säger Dr Wang Yu, huvudförfattare till studien och forskare vid Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin. Enligt Wang är det därför så svårt att syntetisera kväveföreningar i laboratoriet.

I tidigare studier har Wang och hennes kollegor lärt sig att molekylärt diatomiskt kväve kan omvandlas till ett atomärt fast ämne med en enkelbindningskristallin kubisk gauche-struktur (cg-N) i ett diamantstäd vid extrema tryck upp till 110 GPa och 2 500 K. Resultatet inspirerade syntesen av polynitridmaterial vid högt tryck och hög temperatur, inklusive resultaten i deras experiment.

Men hur man bibehåller sammansättningens stabilitet och återställer arter under praktiska förhållanden är fortfarande utmanande.

I den aktuella studien beslutade forskarna att använda alkalimetaller som har visat sig minska trycket som krävs för syntes, och på så sätt förbättra stabiliteten och energitätheten hos potentiella HEDM-föreningar.

Forskare hade också lärt sig att använda linjär N₃ ^- grupper som prekursorer minskar inte bara aktiveringsbarriären avsevärt, utan ger också en mer enhetlig reaktionsmiljö.

Forskarna började alltså sin syntes med hjälp av alkalimetaller och linjär N₃ ^- azider. De började med undersökning av kaliumazid (KN₃). ), som de placerade i en diamantstädkammare som användes för röntgendiffraktion och Raman-experiment.

Genom försök och misstag syntetiserade forskarna N₆ ^2- plan i laboratoriet och stabiliserade den nysyntetiserade strukturen i K₂ N₆ . Den framgångsrika syntesen baserades på KN₃ värms upp av en laser medan den befinner sig i en diamantstädcell vid tryck över 45 GPa.

Med hjälp av röntgendiffraktion och Raman-detekteringsresultat fann forskarna, i samarbete med ett team ledd av Artem Oganov vid Skolkovo Institute of Science and Technology, att alla deras resultat överensstämde med teoretiska förutsägelser genom beräkningar av första principerna.

Wang sa att forskarna var "alla mycket glada" över att uppnå en nitrid med N₆ ² hexazinringar för första gången i ett labbexperiment. + Utforska vidare

Stabil fåtöljliknande hexazinring i volframhexanitrid