Un groupe de recherche dirigé par le professeur Wang Xianlong des instituts Hefei des sciences physiques de l’Académie chinoise des sciences a synthétisé avec succès des matériaux à haute densité énergétique de l’azote cubique gauche (cg-N) à pression atmosphérique en traitant l’azoture de potassium (KN3) en utilisant la technique de dépôt chimique en phase vapeur assistée par plasma (PECVD).
La recherche est publié dans Avancées scientifiques.
Cg-N est un matériau azoté pur constitué d’atomes d’azote liés par des liaisons simples NN, ressemblant à la structure du diamant. Il a attiré l’attention car il a une densité énergétique élevée et ne produit que de l’azote gazeux lors de sa décomposition. Le développement de méthodes de synthèse efficaces et sûres sous pression atmosphérique est un enjeu important.
Depuis 2020, l’équipe de recherche utilise les calculs de principes premiers comme guide théorique pour simuler la stabilité de la surface cg-N dans divers états saturés, pressions et températures. Les résultats ont révélé que l’instabilité de surface conduisait à la décomposition du cg-N à basse pression. Ils ont proposé que la saturation des liaisons de suspension de surface et le transfert de charge pourraient stabiliser le cg-N jusqu’à 750 K à pression atmosphérique.
Dans cette recherche, en choisissant KN3 avec une toxicité et une explosivité plus faibles comme précurseur en raison de la forte capacité de transfert d’électrons du potassium, l’équipe a réussi à synthétiser le cg-N à l’aide de la technologie PECVD sans compter sur l’effet limitant des nanotubes de carbone.
Les mesures de calorimétrie thermogravimétrique-différentielle à balayage (TG-DSC) ont confirmé que le cg-N synthétisé présente une stabilité thermique jusqu’à 760 K, suivie d’une décomposition thermique rapide et intense.
L’étude fournit un moyen efficace et pratique de synthétiser le cg-N à pression atmosphérique, et fournit également de nouvelles idées pour le développement de futurs matériaux à haute densité énergétique, selon l’équipe.
Plus d’informations :
Yuxuan Xu et al, Azote gauche cubique autonome stable à 760 K sous pression ambiante, Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adq5299. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq5299