📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

النيتروجين — وهو الغاز الذي نتنفسه — يتصرف تحت ضغط مليون ضغط جوي كمعدن متقلب. في غرفة ذات سندانين ماسيين، يُضغط إلى 78–98 غيغاباسكال ويُسخن بالليزر إلى 1800–2500 كلفن. في هذه الظروف، تعيد جزيئات N₂ ترتيب نفسها إلى بلورات يمكنها تخزين طاقة أكبر كثافة من المتفجرات.

اكتشفت مجموعة من الباحثين شكلين من هذا القبيل. الأول، المسمى tζ-N₂، هو نسخة "ثلاثية" من الطور ζ المعروف: تتكرر شبكته البلورية كل ثلاث طبقات، وتتسع خليته الأولية لـ 96 ذرة. أما الثاني، ξ-N₂، فهو سداسي الشكل، يضم 112 ذرة في الخلية. تم الحصول على كلا الطورين بتسخين نيتروجين ζ بالليزر داخل سندان ماسي، وتحديد البنية بواسطة حيود الأشعة السينية على بلورة مفردة. وأكدت الحسابات من المبادئ الأولى استقرار الشكلين الجديدين.

هذان الطوران هما خطوات على الطريق نحو النيتروجين البوليمري، حيث ترتبط الذرات بروابط أحادية في شبكة ثلاثية الأبعاد. قد تصبح هذه المادة الأكثر كثافة في الطاقة بين المواد المعروفة، لكنها حتى الآن لا تُحصل إلا بكميات ضئيلة. تساعد البنى الجديدة في فهم كيفية إعادة ترتيب الجزيئات تحت الضغط — وربما تقربنا من صنع مواد ذات كثافة طاقة قياسية.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.16641

Molecular nitrogen exhibits remarkable structural diversity near the polymeric transition, where multiple phases are metastable. Here, we report two new molecular phases. The first, $$t\zeta$$-N$$_2$$, is a polytype of monoclinic $$C2/c$$ $$\zeta$$-N$$_2$$, characterized by a tripled $$c$$ axis and 96 atoms per unit cell. The second, $$\xi$$-N$$_2$$, is a previously unreported hexagonal phase ($$P6cc$$) containing 112 atoms per unit cell. Both phases were synthesized in a diamond anvil cell by laser heating $$\zeta$$-N$$_2$$ to 1800--2500~K at pressures of 78--98~GPa. Their crystal structures were determined using single-crystal X-ray diffraction, corroborated by Raman spectroscopy, and supported by first-principles calculations. The $$t\zeta$$-N$$_2$$ phase likely corresponds to the previously reported $$\kappa$$-N$$_2$$ phase.