Des chimistes produisent pour la première fois de l'hexazote - la substance la plus énergétique jamais formée
"...un énorme progrès dans la chimie de l'azote" : une application future comme stockage d'énergie respectueux de l'environnement est envisageable
Une équipe de chimistes de l'Université Justus Liebig de Giessen (JLU) a réussi pour la première fois à produire de l'hexazote (N₆). Cette forme d'azote pur, qui n'avait été prédite que théoriquement jusqu'à présent, est la substance la plus énergétique jamais formée. La molécule est composée de six atomes d'azote en chaîne et stocke d'énormes quantités d'énergie qui peuvent être récupérées en se décomposant sans résidus en N2 (l'azote "normal", qui constitue 78 pour cent de notre air). Cela rend envisageable une future application en tant que stockage d'énergie respectueux de l'environnement. L'équipe de la JLU a publié ses résultats dans la revue "Nature".
Pour produire le N6, l'équipe de recherche dirigée par le professeur Peter R. Schreiner, chimiste, a fait réagir du chlore gazeux (Cl₂) ou du brome (Br₂) avec de l'azoture d'argent (AgN₃). Les produits de réaction qui en résultent ont été piégés à très basse température (-263 °C) dans une matrice de glace à l'argon afin de les stabiliser et de détecter N₆. Ils ont également réussi à produire N₆ à l'état pur sous forme de film mince à -196 °C (température de l'azote liquide). Les chercheurs partent du principe que l'hexazote reste stable dans cet état pendant plus de 100 ans.
L'équipe, dont font partie, outre Schreiner, le Dr Artur Mardyukov et Weiyu Qian de l'Institut de chimie organique de la JLU, a pu détecter l'hexazote par différentes méthodes. Pour mesurer l'absorption de la lumière, les chimistes ont utilisé une combinaison de spectroscopie infrarouge et UV/Vis. Par le biais de l'intégration d'atomes d'azote lourds (isotopes 15N) et en utilisant des modèles informatiques complexes, ils ont pu démontrer qu'il s'agissait effectivement de la nouvelle molécule N₆.
À température ambiante, la substance a une durée de vie d'environ 35 millisecondes. "C'est suffisant pour la capturer et l'étudier - un énorme progrès dans la chimie de l'azote", souligne le professeur Schreiner. La décomposition du N₆ en azote atmosphérique normal (N₂) libère plus de deux fois plus d'énergie par gramme que le TNT - et ce, sans aucun sous-produit nocif pour l'environnement. "En fait, l'hexazote serait ainsi le réservoir d'énergie le plus efficace", explique Schreiner, pour qui cette découverte représente une véritable percée : "C'est la première fois qu'une molécule d'azote neutre isolable contenant plus de deux atomes est produite en laboratoire. Cela ouvre la porte au développement ciblé de nouveaux matériaux propres à haute énergie".
Le chimiste sait que cette découverte s'accompagne également de défis : "La manipulation de composés à très haute énergie est toujours associée à des risques lorsque leur décomposition se produit de manière incontrôlée et que toute l'énergie est libérée en une seule fois", explique-t-il. Outre la recherche sur d'autres polyazotes, il s'agira donc à l'avenir de produire et de manipuler l'hexazote en toute sécurité, de le transformer en azote (N2) de manière contrôlée et de transposer les résultats du laboratoire à plus grande échelle.
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