مواد و ساخت پیشرفته

برای اولین بار، در تحقیقات انجام شده توسط شیمیدانانی از دانشگاه‌های Würzburg و Frankfurt آلمان، دو مولکول نیتروژن به طور مستقیم با یکدیگر پیوند برقرار کردند.

با تشکیل بیش از 78 درصد هوایی که ما نفس می‌کشیم، نیتروژن اغلب بیشترین عنصری است که بر روی زمین به شکل خالص خود، یافت می‌شود. دلیل این فراوانی نیتروژن عنصری، پایداری و نفوذ باور نکردنی دینیتروژن است. فقط در محیط‌های بسیار سخت مانند یونوسفر، می‌توان دینیتروژن را به زنجیره‌های نیتروژن بیشتری متصل کرد و یون‌های N4 را با عمر بسیار کوتاهی تشکیل داد.
علیرغم این پایداری و نفوذ، طبیعت قادر به استفاده از دینیتروژن به عنوان یک ماده مهم برای همه انواع موجودات زنده است. در سیستم‌های بیولوژیکی، پیوند بسیار قوی نیتروژن- نیتروژن در N2 می‌تواند شکسته و آمونیاک (NH3) تولید شود که به عنوان ماده خام برای کل زنجیره غذایی بر روی زمین، محسوب می‌گردد.
با الهام گرفتن از طبیعت، انسان با استفاده فرایند هابر-بوش، به شکستن پیوند نیتروژن و تبدیل آن به آمونیاک و در ادامه استفاده از آن برای تولید کود،رنگدانه‌ها، سوخت، سایر مواد، دارو و ... پرداخت. تولید ترکیبات حاوی زنجیره‌های دو، سه یا چهارتایی از اتم نیتروژن که به ویژه در بحث داروها مهم هستند، نیازمند ساخت مولکول‌های تک نیتروژنی مانند آمونیاک دارد، زیرا هیچ واکنش مستقیمی که مولکول‌های دینیتروژن را به یکدیگرمتصل کند، وجود ندارد.
گروه تحقیقاتی از دو دانشگاه آلمان، در واکنش شیمیایی کاملاً جدید با استفاده از مولکول‌های حاوی بور، موفق شدند تا دو مولکول N2 را برای تبدیل به یک زنجیرهN4، به یکدیگر متصل کنند. برای اولین بار آنها موفق شدند مستقیماً دو مولکول نیتروژن اتمی N2 بدون اینکه ابتدا نیاز به تجزیه دینیتروژن به آمونیاک داشته باشند، به یکدیگر پیوند دهند. بنابراین این روش جدید می‌تواند تولید مستقیم زنجیره‌های نیتروژنی بلندتری را ممکن سازد. این مسیر جدید سنتز در شرایط منفی 30 درجه سانتیگراد و تحت فشار متوسط نیتروژن (حدود 4 اتمسفر عمل کرده و بر خلاف تقریباً تمام واکنش های بیولوژیکی و صنعتی نیتروژن، نیازی به یک کاتالیزور فلزی ندارد.
منبع:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190321141905.htm