Взрывчатка из наноматериала: додеканитрофуллерен
6 марта 2015
- 26 января 2020: Начальная школа Урдиайна установила новый рекорд в Википедии
- 14 декабря 2019: Методы неэрмитовой фотоники позволили увеличить чувствительность лазерных гироскопов
- 12 ноября 2019: Нейтроны распадаются и с излучением фотонов
Учёные провели компьютерную симуляцию декомпозиции нитрофуллерена, то есть модифицированных молекул фуллерена C60. Они показали, что реакция высвобождает большое количество энергии (температура поднимается до тысяч градусов, давление — до нескольких атмосфер) за несколько пикосекунд. Это первая детальная симуляция взрывчатки такого типа.
Новый материал с формулой C60(NO2)12 принадлежит к активно развивающемуся новому направлению химии, которое изучает высокоэнергетические наноматериалы из углерода. Такие вещества найдут широкое применение в промышленности и военном деле.
При нагревании C60(NO2)12 до 1000° происходит изомеризация NO2 в C-O-N-O в течение 1 пикосекунды. Сразу после этого осуществляется эмиссия молекул NO и формирование групп CO на поверхности фуллерена.
Молекулы NO окисляются до NO2 за время меньше 10 пс, а структуры бакминстерфуллерена C60 окисляются до CO2 за несколько десятков пикосекунд. При нагревании до нескольких тысяч градусов молекулы CO2 восстанавливаются до диуглерода C2.
Авторы научной работы — группа химиков из университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе: Виталий Чабан, Олег Преждо и Эд Этерно Филети (Eudes Eterno Fileti) — опубликовали статью «Buckybomb: Reactive Molecular Dynamics Simulation» в журнале «The Journal of Physical Chemistry Letters».
Исследование показало, что температура начала реакции и высвобождаемая энергия сильно зависят от химического состава и плотности материала.
Вообще, полинитрофуллерены — стабильные молекулы, которые уже научились синтезировать в лабораторных условиях. Группа NO2, как известно, широко применяется в различной взрывчатке, быстро освобождая энергию во время полного или частичного окисления промежуточных продуктов реакции.
Учёные исследовали разные варианты нитрофуллеренов, с шестью и девятью группами NO2. Они стабильны при комнатной температуре, но не показывают такой силы детонации. Молекулы с 14 группами NO2, с другой стороны, нестабильны. Так что додеканитрофуллерен — наиболее подходящий компромисс для данной практической задачи.
ИсточникиПравить
