Los materiales de alta densidad de energía (HEDM) son fundamentales en diversas aplicaciones debido a su rendimiento energético superior, que incluye alta velocidad de detonación, presión de detonación y capacidad de almacenamiento de energía. Su aplicación en la exploración espacial como propulsores de cohetes y en la defensa como explosivos es de importancia crítica para la sociedad moderna.

Las propiedades químicas únicas de estos materiales, como la capacidad de almacenar grandes cantidades de energía en un volumen relativamente pequeño, los hacen indispensables para el avance de la tecnología en áreas que requieren producciones de alta potencia y soluciones compactas de almacenamiento de energía.

Los compuestos que contienen nitrógeno se encuentran entre las opciones más efectivas para los HEDM. La capacidad del nitrógeno para formar varios enlaces estables y energéticamente favorables de diferente orden, N-N simple, N=N doble o N≡N triple, permite la síntesis de una amplia gama de compuestos con propiedades personalizadas.

Los materiales ricos en nitrógeno son capaces de liberar una enorme cantidad de energía durante la descomposición o combustión (cuando los enlaces simples se reemplazan por enlaces triples), lo que los hace altamente efectivos como propulsores y explosivos. La descomposición de compuestos que contienen nitrógeno a menudo da como resultado la formación de gas nitrógeno (N₂ ), que es un producto estable, inerte y respetuoso con el medio ambiente.

Para dominar los HEDM, el peso molecular es un parámetro muy importante:cuanto más ligeros son los elementos que forman un sólido, mayor es la densidad de energía gravimétrica del compuesto. Dado que el escandio es el metal de transición más ligero, sus polinitruros (compuestos que contienen numerosos átomos de nitrógeno con enlaces simples) son especialmente prometedores como HEDM, como se predijo en muchos estudios computacionales. Sin embargo, hasta ahora se desconocían los polinitruros de escandio.

Investigadores de la Universidad de Bayreuth informan sobre cuatro nuevos nitruros de escandio, Sc₂ N₆ , Sc₂ N₈ , ScN₅ y Sc₄ N₃ , en la revista Nature Communications .

"Las dos nuevas unidades de nitrógeno catenadas N66 y N86 obtenidas en este estudio amplían significativamente la lista de oligómeros de nitrógeno aniónicos que hacen una contribución notable a la comprensión fundamental de la química del nitrógeno bajo alta presión", dice Ph.D. estudiante Andrey Aslandukov, primer autor del artículo.

"Sc₂ sintetizado N₆ , Sc₂ N₈ y ScN₅ Los sólidos son materiales prometedores de alta densidad de energía con densidad de energía volumétrica calculada, velocidad de detonación y presión de detonación hasta tres veces mayores que las de los explosivos comunes trinitrotolueno (TNT). La química de alta presión demuestra la existencia y diversidad de los polinitruros, abriendo perspectivas para sus aplicaciones en ciencia y tecnología", afirma el profesor Leonid Dubovinsky.