记者从中国科学院合肥物质科学研究所获悉，固体物理研究所采用超快检测方法和极高温高压实验技术，普通氮成功合成为超高能量材料聚合氮和金属氮，揭示了金属氮合成的极端条件范围、转化机制和光电特性，金属氮研究迈出了一大步。
该项目由国际权威学术期刊《自然》子刊上的固体物理研究所极端环境量子物质中心研究团队完成。
氮聚合物是五种常规超高含能材料之一，含有大量可释放的化学能。在极端高温高压条件下，氮分子会发生一系列复杂的结构和性质变化，从而形成聚合氮和金属氮。这两种氮材料都是典型的超高含能材料，是常用炸药TNT能量密度的十倍以上，具有含能密度高、绿色无污染、可回收利用等优点。如果能作为载人火箭的燃料应用，预计目前火箭的起飞重量会增加几倍以上。
鉴于传统高温高压试验方法和探测方法的局限性，以往的研究只部分反映了氮在极端条件下的行为，未能充分揭示从绝缘氮分子到金属氮的压力、温度和物理性质的全息图。
在原金刚石顶砧装置的基础上，中国科学院科研团队引进了脉冲激光加热技术和超快光谱探测方法，建立了集高温高压生产和物理测量于一体的原位综合实验系统。研究人员获得了高温高压的极端条件，并研究了转化过程中氮分子的光学吸收特性和反射特性，确定了氮分子解离的边界和金属氮合成的极端压力温度范围。原位光谱分析进一步证实了半金属聚合氮和具有完美金属特性的“金属氮”的合成。
