Các nhà khoa học đã tổng hợp được cấu trúc nitơ giống kim cương có thể định nghĩa lại quá trình lưu trữ năng lượng
Theo Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc
Một nhóm nghiên cứu đã tổng hợp thành công nitơ khối gauche (cg-N) có mật độ năng lượng cao ở áp suất khí quyển bằng cách sử dụng kali azide và lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma. Nguồn: Xianlong Wang
Các nhà khoa học đã tổng hợp nitơ khối gauche (cg-N) ở áp suất khí quyển, xác nhận độ ổn định của nó lên đến 760 K. Sự phát triển này cung cấp một phương pháp tiếp cận thực tế để sản xuất cg-N, với những hàm ý tiềm năng đối với các vật liệu có mật độ năng lượng cao.
Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Xianlong Wang từ Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì, một phần của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đứng đầu đã tổng hợp thành công nitơ khối gauche (cg-N), một vật liệu có mật độ năng lượng cao, ở áp suất khí quyển. Thành tựu này có thể thực hiện được bằng cách xử lý kali azide (KN3) thông qua kỹ thuật lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (PECVD).
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances.
Cg-N là vật liệu nitơ tinh khiết bao gồm các nguyên tử nitơ liên kết với nhau bằng liên kết đơn N-N, giống với cấu trúc của kim cương. Nó đã thu hút sự chú ý vì có mật độ năng lượng cao và chỉ tạo ra khí nitơ khi phân hủy. Việc phát triển phương pháp tổng hợp hiệu quả và an toàn dưới áp suất khí quyển là một vấn đề quan trọng.
Nền tảng lý thuyết và độ ổn định bề mặt
Kể từ năm 2020, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các phép tính nguyên lý đầu tiên làm hướng dẫn lý thuyết để mô phỏng độ ổn định của bề mặt cg-N dưới nhiều trạng thái bão hòa, áp suất và nhiệt độ khác nhau. Kết quả cho thấy sự không ổn định của bề mặt dẫn đến sự phân hủy cg-N ở áp suất thấp. Họ đề xuất rằng việc bão hòa các liên kết huyền phù bề mặt và chuyển điện tích có thể ổn định cg-N lên đến 750 K ở áp suất khí quyển.
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã chọn KN3 có độc tính và khả năng nổ thấp hơn làm tiền chất, do khả năng truyền electron mạnh của kali, nhóm đã tổng hợp thành công cg-N bằng công nghệ PECVD mà không dựa vào hiệu ứng giới hạn ống nano cacbon. Các phép đo nhiệt lượng kế quét vi sai trọng lượng (TG-DSC) đã xác nhận rằng cg-N tổng hợp có độ ổn định nhiệt lên đến 760 K, sau đó là quá trình phân hủy nhiệt nhanh và mạnh.
Theo nhóm nghiên cứu, nghiên cứu này cung cấp một cách hiệu quả và thuận tiện để tổng hợp cg-N ở áp suất khí quyển, đồng thời cũng đưa ra những ý tưởng mới cho quá trình phát triển các vật liệu có mật độ năng lượng cao trong tương lai.
Tài liệu tham khảo: “Nitơ khối gauche độc lập ổn định ở 760 K dưới áp suất môi trường” của Yuxuan Xu, Guo Chen, Fei Du, Ming Li, Liangfei Wu, Deyuan Yao, Xiaodong Liu, Junfeng Ding, Zhi Zeng, Ruibin Liu, Haiqing Lin và Xianlong Wang, ngày 27 tháng 9 năm 2024, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adq5299
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
