안정적 구조의 폴리나이트로젠 분자 설계

전문가 제언

○ 탄두와 탄약의 주장약으로 사용되는 고폭화약과 로켓이나 유도탄 추진제의 주요성분들은 높은 성능과 함께 안정성이라는 서로 상반되는 요구조건들을 만족시켜야 하기 때문에 새로운 에너지물질의 등장이 매우 느려서 TNT, RDX 및 HMX와 같은 화약들이 아직도 군에 배치된 무기체계에 주성분으로 사용되고 있는 실정이다.

 

○ 화학자들이 에너지물질을 찾는 방법은 크게 두 방향으로 진행되고 있다. 즉, 하나는 NO2그룹-기반 니트라민계 분자에 더 많은 NO2그룹이 첨가된 신물질을 찾는 분야이고 또 한 가지 방법은 분자 내 산화반응에 기반을 둔 니트라민계 물질과는 달리 질소-질소결합이 절단되면서 발생하는 에너지를 이용하는 질소클러스터 분자를 찾는 분야이다. 이 중 후자는 질소원자들의 분해반응을 이용하기 때문에 더 많은 에너지를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 분해반응 주요생성물인 N2가스가 친환경 물질이라는 점에서 관심의 대상이 되고 있다.

 

○ 질소클러스터를 찾는 첫 번째 루트는 이론적으로 존재 가능한 분자구조를 예측한 다음 실험실에서 이를 합성하는 것인데 질소클러스터의 결합이 매우 불안정해서 자연에 존재하는 분자는 N2와 N3- 이온뿐이고 최근 N5-가 합성되었을 뿐이다.

 

○ 이 글은 China Academy of Engineering Physics의 Bisheng Tan 등이 다양한 고리 또는 케이지구조의 질소나이트로젠 분자구조를 예측한 다음 이 분자 내 N-N의 평균 결합에너지들을 계산하여 안정성을 예측한 연구 결과를 필자가 요약한 것이다. 이 연구의 특징은 고리와 케이지가 갖는 고유한 응력에너지가 N-N 결합력에 미치는 영향을 조사하는 동시에 산소나 붕소와 같은 전자결핍 원자들을 고리에 삽입하는 방법으로 응력에너지를 감소시키는 방법을 제안하였다는 점이다.

 

○ 폴리나이트로젠에 관심을 가져온 필자로서는 Tan 등의 응력에너지와 N-N 결합력 간의 상관관계 개념과 고리나 케이지에 전자결핍 원소들을 도입하는 아이디어는 참고할만한 가치가 있다.

 

저자

Bisheng Tan, Ming Huang, Xinping Long, Jinshan Li, Xiaodong Yuan and Ruijuan Xu

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2015

권(호)

115()

잡지명

INTERNATIONAL JOURNAL OF QUANTUM CHEMISTRY

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

84~89

분석자

이*웅

분석물

• 안정적 구조의 폴리나이트로젠 분자 설계.pdf [518,927 byte]

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