Учёные синтезировали алмазоподобную структуру из азота, способную изменить подход к хранению энергии.
Группа исследователей под руководством профессора Ван Сяньлуна из Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук успешно синтезировала кубический гош-азот (cg-N) при атмосферном давлении. Это высокоэнергетический материал, состоящий из атомов азота, соединенных одинарными связями N-N, по структуре напоминающий алмаз.
Для синтеза ученые использовали азид калия (KN3) в качестве прекурсора и метод химического осаждения из газовой фазы с плазменным усилением (PECVD). Выбор азида калия обусловлен его низкой токсичностью и взрывоопасностью, а также сильной способностью калия к переносу электронов.
Теоретической основой для синтеза послужили расчеты, проведенные группой с 2020 года. Они показали, что нестабильность поверхности приводила к разложению cg-N при низком давлении. Исследователи предположили, что насыщение поверхностных связей и перенос заряда могут стабилизировать cg-N до 750 К при атмосферном давлении.
Термогравиметрические измерения подтвердили, что синтезированный cg-N сохраняет термическую стабильность до 760 К, после чего происходит быстрое и интенсивное термическое разложение. Это типичное поведение для высокоэнергетических материалов.
Данное исследование предоставляет эффективный и удобный способ синтеза cg-N при атмосферном давлении, а также новые идеи для разработки будущих высокоэнергетических материалов.
Результаты работы открывают перспективы для практического применения cg-N в качестве высокоэнергетического материала. Это может привести к созданию новых систем хранения энергии и экологически чистых энергоносителей, так как при разложении cg-N образуется только азот.