稳定氮氢化合物的多样化学及其对行星科学与材料科学的启示
材料科学
2016-04-26 v3
摘要
氮氢化物，包括氨 (NH3)、肼 (N2H4)、叠氮酸 (HN3) 等，是具有重大基础和应用意义的化合物。它们的高压行为至关重要，这不仅因为它们在巨行星中含量丰富，还因为人们希望借此发现高能量密度材料。在此，我们通过演化结构预测模拟，对压力高达 800 GPa 范围内的 N-H 体系结构稳定性进行了系统研究。令人惊讶的是，我们发现高压稳定了一系列此前未报道的具有特殊结构和电子性质的化合物，例如由氮骨架构成的 N4H、N3H、N2H 和 NH 相，包含二维金属氮平面的 N9H4 相，以及新型的 N8H、NH2、N3H7、NH4 和 NH5 分子相。另一个意外发现是，NH3 在高于约 460 GPa 时变得热力学不稳定。我们发现高压化学比常压下的碳氢化学更加多样，这表明压力下的 N-H-O 和 N-H-O-S 体系可能拥有比已知有机化学更丰富的化学性质。这反过来开启了高压下基于氮的生命存在的可能性。预测的 N-H 体系相图也为高能量密度材料的合成提供了参考。
引用
@article{arxiv.1411.4513,
title = {Diverse Chemistry of Stable Hydronitrogens, and Implications for Planetary and Materials Sciences},
author = {Guang-Rui Qian and Haiyang Niu and Chao-Hao Hu and Artem R. Oganov and Qingfeng Zeng and Huai-Ying Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.4513},
year = {2016}
}