Azot gauche sześcienny o wysokiej gęstości energetycznej został pomyślnie zsyntetyzowany pod ciśnieniem atmosferycznym

Grupa badawcza kierowana przez prof. Wanga Xianlonga z Instytutów Nauk Fizycznych Hefei Chińskiej Akademii Nauk z powodzeniem zsyntetyzowała materiały o wysokiej gęstości energetycznej, sześcienny azot gauche (cg-N) pod ciśnieniem atmosferycznym, poprzez obróbkę azydku potasu (KN₃) przy użyciu techniki chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganej plazmą (PECVD).

Badania są opublikowany W Postęp nauki.

Cg-N to czysty materiał azotowy składający się z atomów azotu połączonych pojedynczymi wiązaniami NN, przypominającymi strukturę diamentu. Przyciąga uwagę, ponieważ ma dużą gęstość energii i podczas rozkładu wytwarza wyłącznie azot. Istotną kwestią jest rozwój wydajnych i bezpiecznych metod syntezy pod ciśnieniem atmosferycznym.

Od 2020 r. zespół badawczy wykorzystuje obliczenia oparte na pierwszych zasadach jako teoretyczny przewodnik do symulacji stabilności powierzchni cg-N w różnych stanach nasycenia, ciśnieniach i temperaturach. Wyniki wykazały, że niestabilność powierzchni prowadziła do rozkładu cg-N pod niskim ciśnieniem. Zaproponowali, że nasycenie wiązań zawiesiny powierzchniowej i przeniesienie ładunku może ustabilizować cg-N do 750 K pod ciśnieniem atmosferycznym.

W tym badaniu wybór KN₃ charakteryzujący się niższą toksycznością i wybuchowością jako prekursorem dzięki dużej zdolności potasu do przenoszenia elektronów, zespołowi udało się zsyntetyzować cg-N przy użyciu technologii PECVD bez polegania na efekcie ograniczającym nanorurki węglowe.

Pomiary termograwimetryczno-różnicowej kalorymetrii skaningowej (TG-DSC) potwierdziły, że zsyntetyzowany cg-N wykazuje stabilność termiczną do 760 K, po której następuje szybki i intensywny rozkład termiczny.

Zdaniem zespołu badanie zapewnia skuteczny i wygodny sposób syntezy cg-N pod ciśnieniem atmosferycznym, a także dostarcza nowych pomysłów na rozwój przyszłych materiałów o wysokiej gęstości energetycznej.