潜在高能密度材料N_8的分子设计和爆炸性质

摘要

设计了20种新颖的不同类型结构的N8分子,分别采用三种高精度的量子化学计算方法优化并从中筛选出6种可稳定存在的分子构型,对其结构、电子及爆炸等性质进行了可靠的理论预测,给出结构参数、能量、密度、生成热及爆速和爆压等决定高能材料热稳定性和爆轰性能的重要信息.结果表明,N8分子双五元环结构的张力最小、能量最低且HOMO-LUMO能级差最大,故热稳定性最好,且它与立方结构分别具有最小和最大的生成热.6种N8分子的爆速和爆压的理论预测值均大于爆轰性能优越的黑索金和奥克托今,可以作为潜在的优秀环保型高能材料候选目标.