Hexazine de tungstène avec hexazine N en forme de fauteuil 6 ring a été synthétisé par un groupe de scientifiques dirigé par le Dr Jin Liu et son ancien postdoctorant Nilesh Salke au HPSTAR (Center for High Pressure Science &Technology Advanced Research). WN 6 est un matériau prometteur à haute densité énergétique et super dur. Leurs conclusions sont publiées dans le récent numéro de Lettres d'examen physique .

L'azote diatomique est la molécule la plus abondante dans l'atmosphère terrestre, représentant près de 78 % du volume. La forte triple liaison de l'azote le rend très stable et non réactif dans des conditions proches de la température ambiante. Cependant, dans des conditions de pression intense et de température élevée, l'azote se comportera tout à fait différemment, il peut former une structure à liaison double ou même simple ou réagir avec d'autres éléments pour former de nouveaux nitrures. L'azote polymère à liaison simple ou les nitrures possédant de l'azote à liaison simple sont d'un grand intérêt scientifique en tant que matériau à haute densité énergétique. Et les nitrures de métaux de transition sont les candidats très prometteurs qui pourraient contenir l'hexazine d'azote planaire (N 6 ) anneau qui devraient être impossibles à stabiliser expérimentalement en raison de la répulsion des paires isolées.

L'équipe a créé WN 6 dans une cellule à enclume de diamant chauffée au laser par réaction élémentaire entre le tungstène et l'azote au-dessus d'une pression d'environ 1,3 Mbar et d'une température d'environ 3 500 K. La diffraction des rayons X synchrotron (DRX) in situ leur a permis d'identifier la phase d'hexanitrure de tungstène, cristalliser avec un nouveau fauteuil N 6 anneaux, et la mesure de spectroscopie Raman à haute pression a confirmé la présence de liaisons simples N-N dans N 6 anneaux. D'autres calculs théoriques appuient également leurs observations expérimentales.

"Le sous-réseau d'azote d'hexaazine en forme de fauteuil dans le WN 6 est remarquable et comparable à celui des phases azotées polymériques, ce qui en fait un candidat matériau prometteur à haute densité énergétique, " a déclaré le Dr Nilesh Salke, maintenant chercheur postdoctoral à l'Université de l'Illinois à Chicago.

En outre, WN 6 montre une dureté Vickers allant jusqu'à 57 GPa, la dureté la plus élevée parmi tous les nitrures de métaux de transition avec une bonne ténacité. Ils ont crédité l'ultra-rigidité de WN 6 pour équilibrer entre l'interaction attractive de N 6 anneaux avec des atomes W et l'interaction répulsive de N 6 sonne entre eux sur la base de calculs théoriques.

"A notre connaissance, il s'agit du premier rapport expérimental sur le nitrure de métal de transition à liaison simple, " a déclaré le Dr Jin Liu, "Nous pensons que ce travail stimulera d'autres efforts expérimentaux pour synthétiser d'autres nitrures avec une nouvelle structure, chimique, et propriétés physiques."

"Notre démonstration expérimentale de stabilisation de fauteuil comme l'hexazine N 6 sonner en WN 6 ouvre la voie aux efforts futurs pour stabiliser l'anneau d'hexaazine planaire, " a ajouté le Dr Liu.