Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Wang Xianlong do Instituto de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências sintetizou com sucesso materiais de alta densidade energética, nitrogênio cúbico (cg-N) à pressão atmosférica, tratando azida de potássio (KN 3 ) usando a técnica de deposição química de vapor aprimorada por plasma (PECVD).

A pesquisa foi publicada na Science Advances .

Cg-N é um material de nitrogênio puro que consiste em átomos de nitrogênio ligados por ligações simples NN, assemelhando-se à estrutura do diamante. Ele atraiu atenção porque tem alta densidade de energia e produz apenas gás nitrogênio quando se decompõe. O desenvolvimento de métodos de síntese eficientes e seguros sob pressão atmosférica é uma questão importante.

Desde 2020, a equipe de pesquisa tem empregado cálculos de primeiros princípios como um guia teórico para simular a estabilidade da superfície cg-N sob vários estados saturados, pressões e temperaturas. Os resultados revelaram que a instabilidade da superfície levou à decomposição do cg-N em baixas pressões. Eles propuseram que saturar as ligações de suspensão da superfície e transferir a carga poderia estabilizar o cg-N até 750 K à pressão atmosférica.

Nesta pesquisa, escolhendo KN 3 com menor toxicidade e explosividade como precursor devido à forte capacidade de transferência de elétrons do potássio, a equipe sintetizou com sucesso cg-N usando a tecnologia PECVD sem depender do efeito limitante dos nanotubos de carbono.

As medições de calorimetria de varredura diferencial termogravimétrica (TG-DSC) confirmaram que o cg-N sintetizado apresenta estabilidade térmica de até 760 K, seguida de decomposição térmica rápida e intensa.

O estudo fornece uma maneira eficiente e conveniente de sintetizar cg-N à pressão atmosférica e também fornece novas ideias para o desenvolvimento de futuros materiais de alta densidade energética, de acordo com a equipe.