Esanitruro di tungsteno con esazina simile a una poltrona N ₆ ring è stato sintetizzato da un gruppo di scienziati guidati dal Dr. Jin Liu e dal suo ex postdoc Nilesh Salke presso HPSTAR (Center for High Pressure Science &Technology Advanced Research). WN ₆ è un promettente materiale ad alta densità di energia e superduro. I loro risultati sono pubblicati nel recente numero di Lettere di revisione fisica .

L'azoto biatomico è la molecola più abbondante nell'atmosfera terrestre e rappresenta quasi il 78% del volume. Il forte triplo legame nell'azoto lo rende molto stabile e non reattivo in condizioni vicine all'ambiente. Però, in condizioni di pressione intensa e alta temperatura, l'azoto si comporterà in modo completamente diverso, può formare strutture a legame doppio o anche singolo o reagire con altri elementi per formare nuovi nitruri. Azoto polimerico a legame singolo o nitruri che possiedono azoto a legame singolo sono di grande interesse scientifico come materiale ad alta densità di energia. E i nitruri di metalli di transizione sono i candidati molto promettenti che potrebbero contenere l'esazina di azoto planare (N ₆ ) anello che si prevede impossibile stabilizzare sperimentalmente a causa della repulsione della coppia solitaria.

Il team ha creato WN ₆ in una cella a incudine di diamante riscaldata al laser mediante reazione elementare tra tungsteno e azoto al di sopra di una pressione di circa 1,3 Mbar e una temperatura di ~ 3500 K. La diffrazione dei raggi X di sincrotrone in situ (XRD) ha permesso loro di identificare la fase di esanitruro di tungsteno, cristallizzando con una nuova poltrona simile a N ₆ anelli, e la misurazione della spettroscopia Raman ad alta pressione ha confermato la presenza di singoli legami N-N in N ₆ anelli. Ulteriori calcoli teorici supportano anche le loro osservazioni sperimentali.

"Il sottoreticolo di azoto esazinico simile a una poltrona nel WN ₆ è notevole e paragonabile a quello nelle fasi polimeriche di azoto, rendendolo un promettente candidato materiale ad alta densità energetica, " ha detto il dottor Nilesh Salke, ora ricercatore post-dottorato presso l'Università dell'Illinois a Chicago.

Inoltre, WN ₆ mostra una durezza Vickers fino a 57 GPa, la più alta durezza tra tutti i nitruri di metalli di transizione insieme a una buona tenacità. Hanno accreditato l'ultra rigidità di WN ₆ bilanciare l'interazione attrattiva di N ₆ anelli con atomi di W e l'interazione repulsiva di N ₆ anelli tra loro in base a calcoli teorici.

"Per quello che ci risulta, questo è il primo rapporto sperimentale sul nitruro di metallo di transizione a legame singolo, " ha detto il dottor Jin Liu, "Riteniamo che questo lavoro stimolerà ulteriori sforzi sperimentali per sintetizzare altri nitruri con nuove strutture, chimico, e proprietà fisiche."

"La nostra dimostrazione sperimentale della stabilizzazione dell'esazina simile a una poltrona N ₆ anello in WN ₆ apre la strada a futuri sforzi per stabilizzare l'anello planare di esazina, " ha aggiunto il dottor Liu.