Фосфорное легирование стабилизирует высокоэнергетический полимерный азот

В журнале Matter and Radiation at Extremes опубликовано исследование, выполненное группой во главе с профессором Ван Сяньлуном из Хэфэйского института физических наук Академии Наук Китая, направленное на разработку материалов с исключительно высоким энергетическим запасом, основанных на участии исключительно одинарных связей N–N.
Фосфорное легирование стабилизирует высокоэнергетический полимерный азот
Изображение носит иллюстративный характер

В работе рассматриваются два типа полимерного азота: кубический gauche азот (cg-N) с алмазоподобной структурой и полимерный азот с черной фосфорной структурой (BP-N). Оба материала обладают высокой энергией, однако синтезированные при высоких давлениях образцы не сохраняются при нормальном атмосферном давлении, что создает серьезную проблему для дальнейшего применения.

Нестабильность cg-N при низком давлении связана с нарушением стабильности поверхности, что приводит к разрушению его структуры. В отличие от него, BP-N характеризуется тенденцией распада внутренней объемной структуры на цепочки азота при снижении давления.

Легирование фосфором оказывается эффективным методом стабилизации BP-N при 0 GPa. Присутствие фосфорных атомов подавляет декомпозицию материала, обеспечивая динамическую устойчивость за счет формирования N–P дипольных взаимодействий, что принципиально отличается от механизмов поверхностной нестабильности cg-N.

Проведенные расчеты позволили определить оптимальную концентрацию легирующего фосфора в BP-N, а также оценить его детонационные характеристики. Точные вычисления демонстрируют, что формирование N–P диполей способствует сохранению энергетических свойств и структурной целостности материала.

Методика легирования открывает возможности для синтеза BP-N при атмосферном давлении, что может стать решающим шагом в направлении масштабного производства высокоэнергетических материалов для применения в энергетике и материаловедении.

Лабораторные данные и симуляционные расчеты подтверждают, что легированный BP-N обладает значительной динамической стабильностью, благодаря чему удается предотвратить его распад на азотные цепочки в объемной структуре при низких давлениях.

Исследование, проведенное в Хэфэйском институте физических наук под руководством профессора Ван Сяньлунга, демонстрирует значительный потенциал применения фосфорного легирования для получения стабильного высокоэнергетического полимерного азота, что может положительно сказаться на будущем развитии материалов с экстремальными энергетическими свойствами.


Новое на сайте

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка