氮元素作为地球大气中最丰富的单质，以其双原子分子N2的惰性特性广泛存在。然而，科学家们长期以来都在寻求更高含能的中性氮同素异形体，其潜力远超传统储能材料。近年来，一项引人注目的突破——在室温条件下成功制备了中性六氮分子C2h-N6，为分子氮化学及能源材料研究开辟了新天地。六氮分子不仅代表了分子氮家族的新成员，其独特的结构和稳定性更使其成为未来清洁能源的新兴候选物。该成果来自德国吉森大学的科研团队，他们通过银叠氮化物与卤素气体的反应制备出六氮分子，并在惰性气体基质中进行了低温捕获，随后使用红外及紫外-可见光谱技术和同位素标记手段验证了该分子的存在。六氮分子的合成缘起于银叠氮化物作为多叠氮合成的优良前驱物，其表面与氯气或溴气在减压环境下发生反应，生成了多种含氮产物。
其中，通过光照破坏及温度控制分离出了表现出稳定性的中性六氮分子。科研人员对其分子信号进行细致分析，辨别出了多组特征吸收峰，准确对应理论计算中预测的振动模式，这不仅证实了N6的存在，也排除了其他可能的化合物干扰。尤其是在15N同位素标记实验中，产物光谱呈现了特有的同位素分布模式，进一步支撑N6分子的结构解析。量子力学计算揭示了C2h结构的六氮分子为局部能量极小点，展示了良好的构型稳定性。分子中两端的N3基团表现出类似二键的特性，而内部N-N键长及键阶分析提示分子整体具备双键及单键混合的化学键特征。电子密度的拉普拉斯和电子定位函数的图谱清晰显示了分子最脆弱的键连接区域，解读其解离路径并说明了为何其分解能垒显著高于同类氮分子。
计算数据指出，该分子分解为三分子氮气放出大量能量，热力学稳定性优于其他预测中的多氮分子，且解离势垒足以让它在室温环境中短暂存在，便于低温捕获与光谱测定。通过光照实验与分解动力学考察，六氮分子表现出特殊的光化学行为，光解引发吸收峰消失且无新的稳定产物生成，显示其激发态路径具备可控特性。此外，六氮的紫外-可见光吸收带与理论计算高度吻合，进一步印证其分子轨道过渡机制。实验中还成功制备了纯净状态的N6薄膜，在液氮温度下展示优异的稳定性，拓宽了其实际应用的可能性。该研究不仅刷新了中性多氮同素异形体的制备纪录，也对高能密度材料的发展有着深远影响。相比传统的氢气、氨气和肼类燃料，六氮分子蕴含着更高的能量密度且分解产物仅为无害的氮气，极具环保优势。
理论爆炸性能计算显示，N6的燃爆性能优于经典炸药TNT和HMX，预示其在军工及能源领域的潜在应用价值。安全性方面，由于其在低温条件下可维持稳定，后续研究可聚焦于固态或基质稳定化技术，以实现室温及常压下的宏量制备和储存。制备过程中，科学家采取了极端谨慎的安全措施，因为银叠氮化物和卤素叠氮化合物本身具备高度爆炸性。实验设置支持快速捕获和避免摩擦、强光及接触金属的风险，确保实验过程安全可控。六氮分子作为中性多氮系统的里程碑，为分子化学提供了全新的视角。此前广泛被认为极其不稳定且难以合成的中性多氮分子终于得以通过实验手段实现。
未来研究可围绕分子的结构优化、稳定性提升及实用化展开，探索其合成工艺的规模化可能，同时在能源利用、高能材料、防护系统等领域探寻具体应用。此次发现亦促使科学生命探讨氮的多样同素异形体，寻找更多新型含氮物种及其化学反应机理，推动基础化学与材料科学的深度融合。随着多氮分子科学的迅速发展，六氮分子的制备成功既是对传统化学认识的挑战，也是利用氮元素丰富资源实现绿色化学和高效能源存储的关键一步。未来或将见证这类高能材料从实验室走向实际应用，助力解决能源安全和环境保护的全球性难题。
