Химия высоких давлений породила новое «взрывное» соединение азота
Исследователи из Сколтеха, Института Карнеги, Университета Говарда, Чикагского университета и Института физики твердого тела Китайской АН впервые получили экзотическое соединение калия и азота K2N6 — оно содержит шестиатомные азотные кольца, таящие в себе взрывную энергию. Хотя синтез вещества потребовал в разы более высокого давления, чем достигается в промышленных условиях, — это шаг на пути к новому пригодному в качестве взрывчатки или ракетного топлива соединению азота.
Результаты работы представлены в Nature Chemistry. Азот — критически важный компонент почти любой взрывчатки, будь то тротил, динамит или порох. Это объясняется тем, что у каждого атома азота есть три неспаренных электрона и два таких атома чрезвычайно охотно образуют тройную связь друг с другом, то есть молекулу газа N2 с тремя общими электронными парами. Получается, что достаточно собрать побольше азота в соединении, где он участвует в любых иных связях, и взрывной потенциал обеспечен. Ведь атомы будут стремиться при первой доступной возможности перегруппироваться с выделением большого количества тепла и газа N2.
Профессор Сколтеха Артем Оганов, который занимался расчетами в работе по синтезу нового нитрида с шестерными азотными кольцами, рассказывает: «Люди давно задумались, что идеальной взрывчаткой был бы чистый азот, если только получить его в такой форме, которая не содержит молекул N2. В общем-то, это уже сделали наши предшественники, которые синтезировали при давлении один миллион атмосфер такие формы азота, в которых у любых двух соседних атомов одна общая электронная пара, а не три».
Хотя такой твердой формой азота, несомненно, можно устроить взрыв, для ее получения нужно столь экстремальное давление, что ученые продолжают экспериментировать с другими богатыми азотом соединениями, в число которых теперь вошел и новый нитрид из опубликованного вчера исследования под руководством Александра Гончарова, научного сотрудника Института Карнеги, где проводился эксперимент.
«Полученное нами соединение называется нитридом калия и имеет формулу K2N6. Это кристалл, синтез которого проходит при давлении 450 тысяч атмосфер. Но стабильно вещество и при вдвое более низком давлении, — рассказывает Гончаров. — В этом кристалле азот образует плоские шестиугольники, в которых связь между двумя соседними атомами носит промежуточный характер между одинарной и двойной. Решетка устроена таким образом, что эти шестиугольники перемежаются атомами калия, но именно азотные „кольца“ представляют особый интерес».
Ученые отмечают, что новый материал не дотягивает до практических применений, поскольку необходимое для синтеза давление по-прежнему слишком высоко: хорошим результатом с точки зрения технологий было бы достижение отметки в 100 тысяч атмосфер. Тем не менее работа представляет собой шаг в правильном направлении и содержит интересные с точки зрения фундаментальной химии результаты.
«Наш новый высокоэнергетический материал — это еще одно проявление причудливой химии высоких давлений», — добавляет Оганов, который недавно опубликовал работу (узнать больше), в которой пересмотрено и приспособлено к области высоких давлений основополагающее для химии понятие электроотрицательности. Через призму новой электроотрицательности становятся понятнее не только необычные насыщенные азотом материалы, но и всевозможные другие экзотические соединения, охватывающие всю таблицу Менделеева.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно