Les matériaux à haute densité énergétique (HEDM) jouent un rôle essentiel dans diverses applications en raison de leurs performances énergétiques supérieures, qui comprennent une vitesse de détonation, une pression de détonation et une capacité de stockage d'énergie élevées. Leur application dans l'exploration spatiale comme propulseurs de fusée et dans la défense comme explosifs est d'une importance cruciale pour la société moderne.

Les propriétés chimiques uniques de ces matériaux, telles que la capacité à stocker de grandes quantités d'énergie dans un volume relativement petit, les rendent indispensables pour faire progresser la technologie dans les domaines nécessitant des puissances élevées et des solutions compactes de stockage d'énergie.

Les composés azotés font partie des choix les plus efficaces pour les HEDM. La capacité de l'azote à former diverses liaisons stables et énergétiquement favorables d'ordre différent, simple N-N, double N=N ou triple N≡N, permet la synthèse d'une large gamme de composés aux propriétés personnalisées.

Les matériaux riches en azote sont capables de libérer une énorme quantité d’énergie lors de la décomposition ou de la combustion (lorsque les liaisons simples sont remplacées par des liaisons triples), ce qui les rend très efficaces comme propulseurs et explosifs. La décomposition des composés azotés entraîne souvent la formation d'azote gazeux (N₂ ), qui est un produit stable, inerte et respectueux de l'environnement.

Pour maîtriser les HEDM, le poids moléculaire est un paramètre très important :plus les éléments formant un solide sont légers, plus la densité d’énergie gravimétrique du composé est élevée. Le scandium étant le métal de transition le plus léger, ses polynitrures (composés contenant de nombreux atomes d’azote à liaison simple) sont particulièrement prometteurs en tant que HEDM, comme l’avaient prédit de nombreuses études informatiques. Cependant, jusqu'à présent, les polynitrures de scandium étaient inconnus.

Des chercheurs de l'Université de Bayreuth présentent un rapport sur quatre nouveaux nitrures de scandium, Sc₂ N₆ , Sc₂ N₈ , ScN₅ , et Sc₄ N₃ , dans la revue Nature Communications .

"Les deux nouvelles unités d'azote caténaires N66- et N86- obtenues dans cette étude élargissent considérablement la liste des oligomères d'azote anioniques qui apportent une contribution remarquable à la compréhension fondamentale de la chimie de l'azote sous haute pression", explique le docteur. étudiant Andrey Aslandukov, premier auteur de l'article.

"Sc₂ synthétisé N₆ , Sc₂ N₈ , et ScN₅ Les solides sont des matériaux prometteurs à haute densité énergétique avec une densité d'énergie volumétrique calculée, une vitesse de détonation et une pression de détonation jusqu'à trois fois supérieures à celles des explosifs courants trinitrotoluène (TNT). La chimie à haute pression démontre l'existence et la diversité des polynitrures, ouvrant des perspectives pour leurs applications scientifiques et technologiques", déclare le professeur Leonid Dubovinsky.