I chimici producono per la prima volta l'esa-azoto, la sostanza più ricca di energia che si sia mai formata
"...un enorme progresso nella chimica dell'azoto": è ipotizzabile una futura applicazione come accumulatore di energia ecologico
Un team di chimici della Justus Liebig University Giessen (JLU) è riuscito a produrre per la prima volta l'esa-azoto (N₆). Questa forma di azoto puro, che in precedenza era stata prevista solo a livello teorico, è la sostanza più ricca di energia mai prodotta. La molecola è composta da sei atomi di azoto in una catena e immagazzina enormi quantità di energia, che può essere recuperata attraverso la decomposizione senza residui in N2 (azoto "normale", che costituisce il 78% della nostra aria). Ciò rende ipotizzabile una futura applicazione come sistema di accumulo energetico ecologico. Il team della JLU ha pubblicato i suoi risultati sulla rivista "Nature".
Per produrre N6, il team di ricerca guidato dal chimico Peter R. Schreiner ha fatto reagire il cloro gassoso (Cl₂) o il bromo (Br₂) con l'azoturo d'argento (AgN₃). I prodotti di reazione risultanti sono stati intrappolati in una matrice di ghiaccio di argon a temperature molto basse (-263 °C) per stabilizzarli e rilevare N₆. Sono anche riusciti a produrre N₆ nella sua forma pura come film sottile a -196 °C (la temperatura dell'azoto liquido). I ricercatori ritengono che l'esa-azoto rimanga stabile in questo stato per oltre 100 anni.
Il team, composto da Schreiner, Artur Mardyukov e Weiyu Qian dell'Istituto di chimica organica della JLU, è riuscito a rilevare l'esa-azoto con diversi metodi. I chimici hanno utilizzato una combinazione di spettroscopia a infrarossi e UV/Vis per misurare l'assorbimento della luce. Incorporando atomi di azoto pesanti (isotopi 15N) e utilizzando una complessa modellazione al computer, sono riusciti a dimostrare che si tratta effettivamente della nuova molecola N₆.
A temperatura ambiente, la sostanza ha una durata di vita di circa 35 millisecondi. "È sufficiente per catturarla e studiarla: un enorme passo avanti nella chimica dell'azoto", sottolinea il Prof. Schreiner. Quando l'N₆ viene scomposto in normale azoto atmosferico (N₂), per ogni grammo viene rilasciata una quantità di energia più che doppia rispetto al TNT, e senza alcun sottoprodotto dannoso per l'ambiente. "Di fatto, questo renderebbe l'esa-azoto il più efficiente accumulatore di energia", spiega Schreiner, per il quale la scoperta rappresenta una vera e propria svolta: "È la prima volta che viene prodotta in laboratorio una molecola di azoto isolabile e neutra con più di due atomi. Questo apre le porte allo sviluppo mirato di nuovi materiali puliti ad alta energia".
Il chimico sa che ci sono anche delle sfide associate alla scoperta: "La manipolazione di composti ad altissima energia è sempre associata a rischi se la loro decomposizione avviene in modo incontrollato e tutta l'energia viene rilasciata in una volta sola", spiega. Oltre alla ricerca di altri poli-nitrogeni, il lavoro futuro si concentrerà quindi sulla produzione e sulla manipolazione sicura dell'esa-azoto, sulla conversione controllata in azoto (N2) e sul trasferimento dei risultati dal laboratorio a scale più ampie.
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