Một thập kỷ trước, các nhà khoa học đã dự báo ni-tơ, thành phần chiếm tới ba phần tư thể tích không khí, có thể có một cấu trúc ba chiều - cấu tạo cao phân tử. Mới đây, các nhà hóa học đã tạo được cao phân tử ni-tơ, mà theo họ, một ngày nào đó sẽ mang lại cho nhân loại một nguồn năng lượng khổng lồ có nhiều ưu điểm.
Đây sẽ là một vật liệu có năng lượng cao, khối lượng nhẹ mà có thể còn tốt hơn vật liệu nổ thông thường, dùng làm nhiên liệu đẩy tên lửa, thậm chí làm nhiên liệu cho ô-tô.
Ở trạng thái bình thường, phân tử ni-tơ được tạo bởi liên kết cộng hóa trị ba của hai nguyên tử ni-tơ. Tuy nhiên, theo mô phỏng của máy tính, phân tử ni-tơ có thể tái cấu trúc thành liên kết ba chiều của nhiều nguyên tử ni-tơ mà năng lượng tại mỗi đơn vị trong liên kết lớn hơn để trở thành chất gây cháy mạnh có thể sử dụng.
Những mô phỏng cho thấy các nguyên tử ni-tơ trong liên kết kết hợp với ba nguyên tử ni-tơ khác. Năng lượng trong ba liên kết đơn lẻ đó lớn hơn rất nhiều so với liên kết thông thường của phân tử ni-tơ. Cao phân tử ni-tơ không chỉ lưu trữ và giải phóng năng lượng khổng lồ mà sản phẩm phụ duy nhất của quá trình chuyển hóa các cao phân tử này chỉ là khí ni-tơ thông thường.
Trong suốt nhiều năm, các nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới đã cố gắng tạo cao phân tử ni-tơ trong phòng thí nghiệm. Giống như cách chế tạo kim cương nhân tạo, quá trình chế tạo cao phân tử ni-tơ cũng đòi hỏi nhiệt độ cao và áp suất lớn. Mới đây, Mikhail Eremest và đồng nghiệp ở Học viện Hóa học Max Planck ở Mainz, CHLB Đức thông báo họ đã thành công trong khi các nhóm khác thất bại.
Các nhà nghiên cứu đã trình bày cách họ tạo ra cao phân tử ni-tơ. Đầu tiên, họ đưa một lượng nhỏ khí ni-tơ vào một cái khuôn đĩa của một khung kim cương. Khuôn này có đường kính 50 micrometes và cao 10 micrometes. Tiếp theo họ bắt đầu ép cho áp suất trong khung này tăng lên và đốt nóng nó bằng một tia lazer cho đến khi khí ni-tơ đặc lại và tối đi.
Ở nhiệt độ 1725oC và áp suất là 115 gigapascal, gấp một triệu lần áp suất trên bề mặt nước biển – thì mẫu thử chuyển thành trong suốt như pha-lê. Eremets gọi đó là “kim cương ni-tơ” bởi vì nhìn bề ngoài và cấu trúc nó tương tự như kim cương. Kiểm tra mẫu thử bằng chụp X quang và quan sát quang học đã xác nhận ni-tơ đã thực sự chuyển thành hợp chất cao phân tử.
Ông Christian Mailhiot thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore tại California nói ông thực sự sửng sốt khi biết tin này, và gọi khám phá đó là một bước tiến quan trọng. Mailhiot thuộc nhóm nghiên cứu đầu tiên dự đoán về tồn tại của cao phân tử ni-tơ. Ông nói: “Không phải lúc nào các nhà dự đoán cũng có được một kết quả sớm như vậy”.
Alain Polian từ trường đại học Pierre và Marie Curie ở Paris rất ngạc nhiên và nhấn mạnh cuộc thí nghiệm này thực sự tinh vi, phức tạp. Tuy vậy vẫn còn vấn đề là các nhà khoa học vẫn chưa tìm được cách tổng hợp tinh thể ni-tơ ở điều kiện thường bởi vì khuôn của họ không thể vượt qua được quá trình giảm áp.
Eremets nói nhóm của ông đang cố gắng giải quyết vấn đề này và tìm kiếm các biện pháp khả thi để tạo được vật liệu này.