近期，固体所极端环境量子中心研究人员成功合成新型氮氢化合物，该材料具有优异的能量转化效率，在能源物质应用中具有重要意义。该成果6月5日在《化学物理杂志》（Journal of Chemical Physics，Vol.142, Issue 21）在线发表。
氮氢化合物具有极高的能量转化效率，并且对环境污染较小，在能源材料的发展中具有潜在的应用价值。另外，氮氢化合物还可能是天王星、海王星等巨行星的内部材料的主要构成，对其高压相结构的理解是当前行星地质科学研究的迫切需要。然而除氨外，其他具有N-N键的化合物一般处于亚稳态。长期以来，合成稳定的氮氢化合物一直是一个极具挑战性的课题。
固体所科研团队利用金刚石对顶砧高压技术，通过外界压力改变分子间相互作用，诱导压腔内N2和H2混合物的化学反应。通过原位高压拉曼和红外光谱鉴定出9-11GPa压力下的单相流体结构及更高压力下的固态相。当压力在47GPa以上，拉曼和红外光谱呈现出新的N-N和N-H振动模式，并随时间变化。随后，团队又巧妙的将飞秒光化学实验技术和金刚石对顶砧高压装置结合，利用飞秒激光脉冲诱导N-H化学反应。发现在光学脉冲参与下，在更低的11GPa压力即可引起类似的N-N和N-H振动模式。并且当压力退至3.5GPa，辐照区域的固体N-H化合物依然存在，而其周围未辐照区域呈现出液体。科研人员进一步通过高压同步辐射和第一原理结算揭示出这类新型氮氢结构材料为NxH（0.5<x<1.5)低聚物结构材料。
这是Alexander Goncharov研究员继在高温高压下合成NaCl新形式后的又一重要发现。该项工作在新能源材料的制备、行星地质科学等领域具有重要的研究价值，项目受国家自然科学基金等项目支持。
图：新型氮氢化合物在显微镜下的形貌：(a) 高压下其颜色和颗粒尺寸发生明显变化；（b）12GPa压力下紫光激光辐照区域形成新相。
