Микроскопические бакибомбы демонстрируют огромный потенциал нановзрывчатки | Gearmix
13.03.2015 11:56

Микроскопические бакибомбы демонстрируют огромный потенциал нановзрывчатки

Источник перевод для gearmix ()

Учёные сумели просимулировать взрыв модифицированной молекулы бакминстерфуллерена (С60), больше известного как бакибол – и показали, что эта реакция продуцирует гигантский скачок температуры и давления в течение долей секунды. Эта нановзрывчатка, которую исследователи окрестили «бакибомбой», принадлежит к быстро развивающейся сфере высокоэнергетических наноматериалов, которые могут иметь множество промышленных и военных применений.

54f8851f13594

Исследователи из Университета Южной Калифорнии Виталий Чабан, Эудес Филети и Олег Преждо опубликовали статью с результатам своей симуляции взрыва бакибомбы в последнем выпуске журнала «The Journal of Physical Chemistry Letters».

Бакибомба объединяет в себе уникальные свойства двух классов материалов: углеродных структур и энергетических наноматериалов. Углеродные материалы вроде С60 химически легко модифицируются, меняя свои свойства. А группы NO2 хорошо известны как контрибуторы процессов детонации и горения, поскольку являются богатым источником кислорода. Поэтому учёные задались вопросом – что произойдёт, если присоединить NO2 к молекулам C60?

Симуляция ответила на этот вопрос, продемонстрировав все последовательные этапы нановзрыва. Начав с целой бакибомбы (C60(NO2)12), учёные подняли температуру до 700 градусов Цельсия. В течение пикосекунды начался процесс изомеризации групп NO2, в ходе которого они сформировали новые группы с некоторыми атомами углерода из С60. Ещё через несколько пикосекунд бакибол потерял некоторые из своих электронов, что нарушило связи, удерживающие его вместе, и в мгновение ока крупная молекула рассыпалась на множество крошечных фрагментов двухатомного углерода (С2). В результате этого, всё, что осталось от бакибола – это смесь газов, включая CO2, NO2, и N2, а также C2.

И хотя эта реакция требует для инициации начального увеличения температуры, как только она запущена, она выделяет огромное количество тепла. В течение первой пикосекунды температура повышается с 1000 до 2500К. Однако в этот момент молекула нестабильна, поэтому на протяжении следующих 50 пикосекунд дополнительные реакции поднимают температуру до 4000К. При такой температуре давление может достигать величины 1200 МПа, в зависимости от плотности материала. Выбирая нужное число групп NO2, и изменяя концентрацию смеси, можно контролировать силу взрыва.

Учёные предсказывают, что подобное сверхбыстрое высвобождение химической энергии даст потрясающие возможности для создания новых высокоэнергетических наноматериалов.



ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Комментарии запрещены.