Sciencemag.cz
Doporučujeme
Hexazin je (dosud hypotetická) molekula N6, obdoba benzenu, kde jsou všechny uhlíky, respektive skupiny CH, nahrazeny atomy dusíku. Chemici nyní oznámili, že se jim podařilo syntetizovat něco podobného, tedy iont N6 2-, který je stabilní ve sloučenině s kovy do tlaku 20 GPa – míněno shora, látka byla připravena za velmi vysokých tlaků a zkoumalo se, kam až lze pak tlak snižovat.
Sloučeniny bohaté na dusík jsou zajímavé nejen teoreticky („co lze seskládat“), ale také kvůli svému potenciálu fungovat jako materiály s vysokou hustotou energie. Různé hexaziny by mohly by uchovávat a rychle uvolňovat velké množství energie (high-energy density materials, HEDM). Dosud však bylo syntetizováno jen velmi málo takových sloučenin dusíku, alespoň ve srovnání s množstvím molekul teoreticky předpovězených pomocí výpočtů a dalšího modelování. U vazby mezi dvěma atomy dusíku ve větší molekule je obtížné zajistit její stabilitu za běžného tlaku.
Wang Yu z Čínské akademie věd s kolegy již dříve ukázali, že molekulární dvouatomový dusík lze v diamantové kovadlině přeměnit na pevnou krystalickou látku, vyžaduje to ovšem teplotu 2500 K a extrémní tlak 110 GPa. Tento výsledek inspiroval další pokusy o syntézu polynitridových materiálů při vysokém tlaku a vysoké teplotě.
V současné studii se vědci rozhodli použít alkalické kovy, u nichž se prokázalo, že snižují tlak potřebný k syntéze a tím zlepšují stabilitu sloučeniny. Navíc zvyšují i množství energie obsažené ve výsledné molekule. Výhodné se ukázalo použití lineárních molekul (azidových aniontů) N3-, které snižovaly aktivační energii dalších reakcí. Vědci proto zahájili syntézu s azidy alkalických kovů, konkrétně s azidem draselným (KN3), který umístili do diamantové kovadlinkové komory. Metodou pokusů a omylů došli k zahřívání KN3 laserem při tlaku nad 45 GPa a tímto způsobem syntetizovali rovinný (molekula benzenu je také rovinná) iont N6 2-, respektive sloučeninu K2N6. Na základě výsledků rentgenové difrakce a Ramanovy detekce (to provedl nezávislý tým, který vedl Artem Oganov ze Skolkovo Institute of Science and Technology) se ukázalo, že výsledek odpovídá teoretickým předpovědím.
Má jít u vůbec první syntézu hexazinového kruhu ze 6 atomů dusíku.
Alexander Goncharov, Stabilization of hexazine rings in potassium polynitride at high pressure, Nature Chemistry (2022). DOI: 10.1038/s41557-022-00925-0. www.nature.com/articles/s41557-022-00925-0
Zdroj: Chinese Academy of Sciences / Phys.org
