Abondant dans l'atmosphère, l'azote est rarement utilisé dans la production industrielle de produits chimiques. Le procédé le plus important utilisant l'azote est la synthèse d'ammoniac utilisé pour la préparation d'engrais agricoles.

L'utilisation de l'azote comme matière première (« matière première ») à usage industriel est réalisée par une réaction connue sous le nom de fixation de l'azote. Dans cette réaction, azote moléculaire (ou diazote—N 2 ) est scindé en deux atomes d'azote qui peuvent être reliés à d'autres éléments comme l'hydrogène ou le carbone, permettant à l'azote d'être stocké sous forme d'ammoniac ou converti directement en composés de plus grande valeur.

Mais l'ammoniac n'est pas facile à fabriquer au niveau industriel; le processus principal, appelé Haber-Bosch, utilise un catalyseur à base de fer à des températures d'environ 450 degrés C et des pressions de 300 bars, soit près de 300 fois la pression au niveau de la mer. Afin de rendre le processus plus rentable, les chimistes se sont concentrés sur le développement de nouveaux systèmes capables de transformer l'azote en composés utiles dans des conditions douces à faible énergie.

En 2017, le laboratoire de Marinella Mazzanti à l'EPFL a réussi à convertir l'azote moléculaire en ammoniac dans des conditions ambiantes en synthétisant un composé contenant deux ions uranium(III) et trois centres potassium maintenus ensemble par un groupe nitrure.

Maintenant, le groupe, en collaboration avec d'autres groupes de l'EPFL, a montré qu'en remplaçant le pont nitrure dans le système uranium par un pont oxo, ils peuvent encore fixer le diazote. En outre, le diazote lié peut être facilement clivé dans des conditions ambiantes par du monoxyde de carbone pour produire du cyanamide, un composé largement utilisé en agriculture, médicaments, et divers composés organiques.

La réactivité du complexe diazote à pont oxo était remarquablement différente par rapport au complexe nitrure précédent et aux quelques autres complexes azotés connus dans le domaine. Des études informatiques ont ensuite permis aux scientifiques de relier ces différences de réactivité à la liaison dans le pont uranium-oxo/nitrure.

"Ces résultats fournissent un aperçu important de la relation entre la structure et la réactivité qui devrait s'étendre aux matériaux nitrure et oxyde, " dit Marinella Mazzanti. " De plus, la mise en œuvre de ces composés dans des systèmes catalytiques pourrait à terme conduire à un accès à moindre coût aux engrais."