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 бар) 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°K 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 (<10 пс), а структуры бакминстерфуллерена C60 окисляются до CO2 (несколько десятков пикосекунд). При нагревании до нескольких тысяч кельвинов молекулы CO2 восстанавливаются до диуглерода C2. Процесс показан на иллюстрациях.
Авторы научной работы — группа химиков из университете 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.
Автор: alizar
