Volframhexanitrid med fåtöljliknande hexazin N ₆ ringen har syntetiserats av en grupp forskare under ledning av Dr Jin Liu och hans tidigare postdoc Nilesh Salke vid HPSTAR (Center for High Pressure Science &Technology Advanced Research). WN ₆ är ett lovande material med hög energitäthet och superhårt material. Deras resultat publiceras i det senaste numret av Fysiska granskningsbrev .

Diatomiskt kväve är den vanligaste molekylen i jordens atmosfär och står för nästan 78% volym. Den starka trippelbindningen i kväve gör den mycket stabil och oreaktiv vid nära omgivningsförhållanden. Dock, under intensivt tryck och högtemperaturförhållanden, kväve kommer att bete sig helt annorlunda, den kan bilda dubbel- eller till och med enkelbunden struktur eller reagera med andra element för att bilda nya nitrider. Enkelbundet polymert kväve eller nitrider som har enkelbundet kväve är av stort vetenskapligt intresse som ett material med hög energitäthet. Och övergångsmetallnitrider är de mycket lovande kandidaterna som kan innehålla det plana kvävehexazinet (N ₆ ) ring som förutses vara omöjlig att stabilisera experimentellt på grund av det ensamma parets avstötning.

Teamet skapade WN ₆ i en laseruppvärmd diamantmotståndscell genom elementär reaktion mellan volfram och kväve över tryck på cirka 1,3 Mbar och temperaturen ~ 3500 K. kristalliserar med nya fåtöljliknande N ₆ ringar, och högtrycks Raman-spektroskopimätningen bekräftade närvaron av NN-enkelbindningar i N ₆ ringar. Ytterligare teoretiska beräkningar stöder också deras experimentella observationer.

"Den fåtöljliknande hexazin-kvävesubstansen i WN ₆ är anmärkningsvärd och jämförbar med den i de polymera kvävefaserna, gör den till en lovande materialkandidat med hög energitäthet, sa Dr Nilesh Salke, nu en postdoktor vid University of Illinois i Chicago.

Dessutom, WN ₆ visar en Vickers hårdhet på upp till 57 GPa, den högsta hårdheten bland alla övergångsmetallnitrider tillsammans med god seghet. De krediterade WN:s ultrastyvhet ₆ att balansera mellan den attraktiva interaktionen av N ₆ ringar med W -atomer och den frånstötande interaktionen av N ₆ ringer med varandra baserat på teoretiska beräkningar.

"Så vitt vi vet, detta är den första experimentella rapporten om den enkelbundna övergångsmetallnitriden, "sa Dr Jin Liu, "Vi tror att detta arbete kommer att stimulera ytterligare experimentella ansträngningar att syntetisera andra nitrider med nya strukturella, kemisk, och fysiska egenskaper. "

"Vår experimentella demonstration av stabiliserande fåtöljliknande hexazin N ₆ ring i WN ₆ banar väg för framtida ansträngningar för att stabilisera den plana hexazinringen, "tillade Dr. Liu.