Работа посвящена теоретическому исследованию чисто азотных наноструктур как потенциальной основы для высокоэнергоёмких материалов. Интерес к таким системам связан с возможностью накопления значительной энергии в структурах с одинарными и двойными связями азота и ее высвобождения при переходе к молекулярному состоянию N₂. С использованием методов теории функционала плотности проведено систематическое моделирование азотных структур различной размерности — от малых замкнутых каркасов до нанотрубок и кристаллических фаз. Определены их структурные, энергетические и электронные характеристики, а также установлены критерии кинетической устойчивости. Показано, что несмотря на значительные геометрические напряжения, ряд азотных каркасов и трубчатых
структур может сохранять устойчивость, в том числе за счет слабых межатомных взаимодействий.
Предсказаны ван-дер-ваальсовы и ковалентно-связанные димеры, а также молекулярные кристаллы на основе малых азотных кластеров. Ключевым результатом является предсказание новой аллотропной формы азота — астраленов, представляющих собой каркасные структуры со сферически деформированным центральным узлом-ядром, включающим смежные деформированные n-членные азотные кольца и молекулярные «коннекторы» для встраивания различных функциональных групп. Полученные результаты расширяют представление о возможных формах конденсированного азота и могут быть использованы при поиске новых функциональных и энергоёмких материалов.