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科學家長期以來一直在理論上認為，儲存在氮原子鍵中的能量有朝一日可能成為清潔能源的來源。但是誘使氮原子連接起來一直是一項艱巨的任務。在液體等離子體火花的一些激發下，德雷克塞爾大學C&J尼海姆等離子體研究所的科學家終於證明了這在實驗上是可能的。據發表在《物理學期刊D：應用物理》上的研究，通過在液氮的超冷雲中用等離子體噴射一種名為疊氮化鈉的化合物，可以生產純聚合氮-多氮。結果是六個氮原子結合在一起被預測為一種能量密度極高的材料。
尼海姆研究所(Nyheim Institute)相關研究教授、主要作者丹尼爾·多勃雷寧(Danil Dobrynin)博士表示：人們正在探索多氮作為『綠色』燃料來源、儲能的用途。已經經過實驗合成（儘管從未以足夠穩定的方式恢復到環境條件或以純氮的形式）六種形式。研究使用液體等離子體的發現為這項研究開闢了一條新途徑，可能會促使穩定的多氮合成。先前產生含能聚合物的嘗試使用高壓和高溫來誘導氮原子成鍵。但這兩種方法都沒有提供足夠能量來激發必要的離子（原子鍵合劑）來產生穩定形式的氮-6。
並且在這些實驗中產生的聚合氮，不能保持在接近正常環境條件的壓力和溫度下。這就像是試圖把兩個重物粘在一起，但只夠把瓶子裡的幾滴膠水擠出來。要使鍵合牢固到足以支撐，需要足夠強的力來擠壓出大量的膠水，這種力是液體等離子體提供的一種集中的離子爆炸。液體等離子體是指在液體環境中放電的脈衝電火花產生離子稠密物質的發射，這有點像瓶子中的閃電。液態等離子體技術剛剛問世十年，儘管它已經有了很大的希望。它是由Nyheim研究所的研究人員率先開發。
已經探索了IS在各種應用中的用途，從醫療保健到食品處理。因為等離子體被包裹在液體中，所以有可能對環境進行加壓，以及控制其溫度。這種水平控制是研究人員合成多氮所需的關鍵優勢，因為它能更精確地開始和停止反應，以保存其產生的材料。Dobrynin和合作者首次發表了利用液氮中等離子體放電生產多氮的成功嘗試。在最新的發現中，等離子體火花向含有氮的疊氮化鈉（三個分子）發射了一股集中的離子束。離子爆炸將氮-3分子從鈉中分裂出來，在激發狀態下，氮分子可以彼此結合。
由於涉及離子密度和液氮作為反應的猝滅劑存在，這種方法在其他方法不足的地方成功地產生了純多氮，其他實驗引入了高溫和高壓作為催化劑，但本研究的實驗是能量、溫度、電子和離子的更精確組合。在用拉曼光譜儀（一種通過測量材料對雷射刺激的響應來識別材料化學成分的儀器）進行檢查時，經等離子體處理材料產生的讀數與預測純多氮讀數一致。這一點非常重要，因為到目前為止，科學家們只能以鹽的形式合成穩定多氮化合物，但從來沒有在近環境條件下以這樣的純氮形式合成。
等離子體在其原始的充氣環境中，作為水、食品和醫療設備的滅菌技術已經開發了幾十年，同時也在探索用於塗層材料的技術。但這是液體等離子體首次用於合成一種新材料。因此，這一突破可能被證明是等離子體研究的一個轉折點。德雷克塞爾工程學院的John A.Nyheim教席教授，C&J Nyheim等離子體研究所主任，研究的合著者Alexander Fridman博士說：這一發現為生產聚合氮作為燃料來源開闢了許多令人興奮的可能性。這種新的清潔能源密集型燃料可能會使汽車和大眾運輸進入一個新時代，它甚至可能是必要的突破，使人們能夠探索遙遠的太空。
博科園｜研究/來自：德雷克塞爾大學參考期刊《物理學期刊D：應用物理學》DOI: 10.1088/1361-6463/ab349a博科園｜科學、科技、科研、科普關注【博科園】看更多大美宇宙科學