تبدیل هوا به فلز با استفاده از الماس و لیزر
به گزارش سیناپرس، بیش از سه چهارم هوای اطراف شما گاز نیتروژن است. به طور خاص، مولکول های نیتروژن در یک شکل فوق العاده پایدار قرار دارند و به همین دلیل است که به ندرت مورد توجه قرار می گیرند. از سوی دیگر این گاز تقریباً با هیچ چیزی واکنش نشان نمی دهد.
تبدیل نیتروژن با نام علمی N2 به چیزی غیر از این عنصر، کار بسیار دشواری است اما زمانی که موفقیت آمیز باشد، می تواند منجر به ساخت کود ها یا سوخت هایی با چگالی بالا از هوای رقیق شود.
به تازگی یک تیم بین المللی از شیمیدانان موفقیت جدیدی را در تغییر نیتروژن به دست آورده اند. به گزارش سیناپرس، بر این اساس آنها پس از شش سال مطالعه و تلاش مداوم، موفق شدند نیتروژن خالص را به چیزی فراتر از یک مولکول گازی تبدیل و در نتیجه یک مولکول بزرگتر حلقه ای شکل با شش اتم نیتروژن ایجاد کنند.
از نظر علمی، مولکول N62, به عنوان حلقه هگزازین شناخته می شود. این ماده می تواند مقادیر زیادی انرژی شیمیایی را در پیوندهای خود ذخیره و آزاد کند که ویژگی فوق، آن را به یک کاندید جالب برای ساخت مواد با چگالی انرژی بالا تبدیل می کند.
در این میان تنها چند سندان الماسی، گرمایش لیزری ، کمی پتاسیم و فشار هوا بیش از ۴۰۰ هزار برابر فشاری بود که ما در سطح دریا احساس می کنیم، برای ساخت این ماده مورد نیاز بود.
دلیل پایداری N2 تعداد پیوند های شیمیایی آن است. نیتروژن می تواند سه پیوند با خود ایجاد کند و در هر فرصتی تمایل به انجام این کار دارد. در حالی که اتم های نیتروژن با خوشحالی پیوندهای منفرد با عناصر دیگر تشکیل می دهند، تمایل دارند که به این شکل به یکدیگر متصل نشوند. در واقع اتم های نیتروژن با تنها یک پیوند، بسیار واکنش پذیرتر هستند.
دکتر یو وانگ، محقق مؤسسه علوم فیزیکی در آکادمی علوم چین و نویسنده اصلی مقاله ای که این تحقیق را توصیف می کند، درباره دستاورد فوق می گوید: پیوندهای N-N در درجه و فشار پایین به سختی ثابت نگه داشته می شوند. این موضوع مطالعه و تلاش برای تغییر ساختار نیتروژن را دشوار می کند.
وانگ و همکارانش قبلاً مولکول‌های گاز N2 را فریب داده بودند تا یک کریستال نیتروژن جامد مشابه الماس را در سلول سندان الماسی تشکیل دهند. این سیستم مبتنی بر دستگاهی است که فشار بسیار بالایی ایجاد کرده و از دو سندان ساخته شده از الماس با کیفیت بالا استفاده می کند، زیرا ایجاد این فشار با سایر مواد بسیار دشوار بوده و از سوی دیگر
آزمایش های انجام شده نشان داد در فشار ۱۱۰ گیگا پاسکال ( هر گیگاپاسکال تقریباً ۹۸۶۹ برابر فشار اتمسفر معمولی است) و دمای ۲۲۲۷ درجه سانتیگراد، نیتروژن گازی جامد شده و پیوندهای منفرد و نه دو یا سه گانه تشکیل می دهد. البته باید به این نکته نیز اشاره کرد که این ماده در دماها یا فشارهای پایین تر پایدار نبود.
این بار و پس از ناکامنی نخستین، محققان با ماده ای کمی ساده تر، آزمایش خود شروع کردند: پتاسیم آزید یا KN3 با ۴۵ گیگا پاسکال فشار.
به گزارش سیناپرس، پس از آزمون و خطای فراوان، محققان توانستند KN3 را به N26- تبدیل کنند که اینبار ماده به دست آمده با پتاسیم تثبیت شده و مولکول به دست آمده، K2N6، حاوی حلقه مقدس نیتروژن تک پیوندی بود.
این ترکیب دارای درخشندگی فلزی بوده و همچنان در فشار بسیار کمتر ۲۰ گیگا پاسکال پایدار بود. البته این فشار همچنان زیاد محسوب شده و حدود ۲۰۰ هزار برابر بیشتر از فشار عادی هوا است.
وانگ می‌گوید: محققان از این نتیجه بسیار هیجان‌زده بوده و امیدوارند در آینده بتوانند آزمایش فوق را اصلاح و آن را در فشار و دمای نزدیک به شرایط عادی ایجاد کنند.
مترجم: حمید تعالی
منبع: cosmosmagazine
