Тринитротолуол был впервые синтезирован в 1863 году немецким химиком Юлиусом Вильбрандом, но его полный потенциал как взрывчатого вещества был открыт лишь в 1891 году. TНТ начал использоваться в боеприпасах с 1902 года.
Агентство по охране окружающей среды США причислило TНТ к возможным канцерогенам, связав воздействие этого вещества с различными заболеваниями крови, такими как анемия, и с аномальным функционированием печени.
«Армия и лаборатория через совместную программу разработки перспективных боеприпасов искали замену тротилу, — сказал Дэвид Чавес, химик-взрывник из Лос-Аламоса. — Какое-то нетоксичное вещество или, по крайней мере, вещество с низкой токсичностью, которое имеет нужную точку плавления, чтобы его можно было отливать для использования в различных боеприпасах, а также безопасно утилизировать».
Чавес занимался разработкой в Лос-Аламосе высокотоксичных взрывчатых веществ в течение десятилетий, уделяя особое внимание низкой чувствительности к детонации и хорошим экологическим качествам взрывчатки.
«Одна из основных проблем заключалась в разработке формулы такого вещества, которое значительно превзошло бы взрывную энергию TНT, но всё ещё обладала бы способностью к выплавке», — сказал Чавес. «При проектировании молекулы, пригодной для расплава, но с высокой эффективностью, приходилось сталкиваться со множеством проблем из-за многочисленных препятствий».
Подпись к изображению: Оксидиазол: расчётное давление детонации которого на 50 процентов выше, чем у ТНТ
Хорошим кандидатом оказалась молекула вещества, представляющая собой азотсодержащее соединение, называемое бис-оксадиазолом. Работая совместно с Джесси Сабатини и его коллегами в Абердине, исследователи разработали молекулу с 24 атомами азота, и увеличили взрывную мощность в 1,5 раза по сравнению с TНT. Полное химическое название вещества — бис (1,2,4-оксадиазол) бис (метилен) динитрат.
Но одной из самых больших проблем было получение достаточного выхода материала в процессе синтеза. Ранее разработанные методы давали только 4-процентный выход, слишком малый, чтобы быть практичным и доступным. После нескольких усовершенствований учёным удалось повысить производительность до 44 процентов.
Исследователи продолжат производство вышеупомянутого вещества в количестве нескольких килограммов для проведения серии взрывных испытаний, а также дальнейших исследований токсичности как самого материала, так и его прекурсоров.
Исследование было опубликовано в журнале Американского химического общества Organic Process Research & Development.