顛覆性含能材料指的是能量密度比常規含能材料高一個量級以上的新一類高能量密度物質，是含能材料研究的前沿和難點，典型代表之一為聚合氮化合物。氮氣分子由N≡N三鍵組成，約為946kJ/mol的鍵能成為儲存最強化學能的雙原子分子之一，因此，氮成為含能材料的重要組成。理論預測，氮分子在高壓下將轉化為N-N單鍵組成的具有立方偏轉結構的原子晶體即聚合氮（cg-N），其中N-N單鍵的鍵能約為160kJ/mol。由于N-N單鍵和N≡N三鍵之間巨大的鍵能差，當聚合氮轉化為氮氣時將釋放巨大能量，聚合氮成為物理學和材料學基礎材料的重要研究對象之一。
中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理重點實驗室靳常青團隊長期開展高壓極端條件新興高能量密度含能材料的研制工作，設計研發了序列具有自主知識產權的高壓、變溫、強場綜合極端條件材料先進實驗裝置，可實現低溫流體原料封裝、高壓聚合化制備及多變量耦合的材料生長和表征。
近期，靳常青和副研究員張俊等在聚合氮材料的常壓研制方面取得進展。該研究突破了傳統超高壓聚合路線制備聚合氮材料難以穩定到常規條件的技術難題，提出了物理化學結合的“一鍋法”聚合技術方案，制備了常壓條件可穩定回收的具有立方構型的原子氮鍵合的聚合物。研究通過高分辨拉曼光譜表征，得到cg-N材料指紋振動譜，標志著N-N單鍵組成cg-N材料的實現。
相關研究成果以A facile route to synthesize cubic gauche polymeric nitrogen為題，發表在《科學通報》（Science Bulletin）上。研究工作得到中國科學院的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.11.004
具有立方結構（cg-N）聚合氮物以及對應的拉曼譜