Важность полимерного азота
В химии полимерный азот считается своего рода «Святым Граалем», найти который стремятся многие ученые. Потенциально это идеальное взрывчатое вещество.
При взрыве азотных соединений выделяется много энергии, а атомы азота образуют устойчивую молекулу N2. Количество энергии взрыва зависит от числа атомов азота в соединении и количества необычных связей между ними и с другими атомами.
Раньше считалось, что для получения полимерного азота нужно обеспечить условия сверхвысокого давления. Теоретически полимерную фазу в конце 90-х годов предсказал американец Кристиан Мейо. В 2004 году российский физик Михаил Еремец получил полимерный азот при давлении свыше миллиона атмосфер.
Теоретически предсказаны
Новая теория показала, что для получения вещества может не потребоваться экстремальных условий. В присутствии ионов металлов азот полимеризуется при куда меньших давлениях. Профессор Артем Оганов рассказал, что HfN10 можно синтезировать при давлении в пять раз меньшем, чем нужно для синтеза чистого полимерного азота. В случае с полинитридом хрома CrN4 давление еще ниже.
Химики изучали системы хром-азот и гафний-азот, используя передовые теоретические методы. В результате были обнаружены нитрид хрома CrN4, нитрид гафния HfN10, а также его циркониевый аналог ZrN10, ряд других новых нитридов гафния, а также нитридов, карбидов и боридов хрома.
Вещество имеет необычную структуру – атомы гафния располагаются между бесконечными цепочками атомов азота. Нитрид гафния получили при давлении всего 0,23 Мбар.
Вещества содержат высокоэнергетические группы атомов азота. Получить их можно при сравнительно небольших давлениях, а значит, производство не требует колоссальных вложений средств. Также соединения отличаются высокой твердостью и достойной электропроводностью.
Профессор Оганов рассказал Hi-Tech Mail.Ru о разработке:
На данный момент это только начало. Мы нащупали путь к снижению давления полимеризации азота, но пока что давления чуть выше, чем максимальные давления для промышленного получения этих веществ. Нам нужно ещё найти те элементы, которые ещё дальше понизят давления. Предсказать, сколько времени на это потребуется, сложно. В случае успеха такие материалы можно будет использовать во всех приложениях, где требуется компактное хранение энергии.
