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.
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.
earth-chronicles.ru/news/2015-03-14-77495
