Un explosif solide de densité énergétique équivalente à celle de la nitroglycérine :c'est le matériau composite réalisé par les chercheurs du Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (CNRS) de Toulouse, La France, en utilisant un procédé de production innovant qui met en contact des nanoparticules avec des brins d'ADN. Ces brins « assemblent » ensuite les différentes sortes de nanoparticules utilisées. L'énergie libérée et la température d'inflammation du nouvel explosif sont parmi les meilleures jamais décrites dans la littérature. L'explosif pourrait ainsi être utilisé comme source d'énergie pour alimenter des systèmes embarqués, à la fois dans l'espace et dans l'environnement. Ce matériau innovant fait l'objet d'un article publié en ligne dans la revue Matériaux fonctionnels avancés .
Les nanoparticules d'aluminium et d'oxyde de cuivre constituent les deux ingrédients de base du matériau composite. Bien que l'idée de coupler l'aluminium avec de l'oxyde de cuivre pour produire de l'énergie ne soit pas nouvelle (ils étaient autrefois utilisés pour souder les voies ferrées), c'est la première fois que des brins d'ADN sont utilisés pour les assembler. Alors pourquoi utiliser l'ADN ? Deux brins d'ADN complémentaires (c'est-à-dire dont les molécules sont capables de se reconnaître) s'auto-assemblent en une double hélice puis restent fermement liés ensemble, tout comme ils le sont dans chaque cellule de notre corps. Les chercheurs ont utilisé ces propriétés «collantes». Ils ont greffé séparément des brins d'ADN sur des billes nanoscopiques d'aluminium et d'oxyde de cuivre avant de mélanger les deux types de nanoparticules recouvertes de brins d'ADN. Par conséquent, les brins complémentaires sur chaque type de nanoparticules se lient, transformer la poudre d'oxyde d'aluminium et de cuivre d'origine en un compact, matière solide qui s'enflamme spontanément lorsqu'elle est chauffée à 410 °C (l'une des températures d'inflammation spontanée les plus basses décrites jusqu'à présent dans la littérature).
En plus de sa faible température d'inflammation, ce composite offre également l'avantage d'avoir une densité énergétique élevée, similaire à la nitroglycérine :pour la même quantité de matière, il produit beaucoup plus de chaleur que l'oxyde d'aluminium et de cuivre pris séparément, où une partie importante de l'énergie n'est pas libérée. En revanche, en utilisant des nanoparticules, avec leurs grandes surfaces actives, les chercheurs ont pu approcher l'énergie théorique maximale pour cette réaction chimique exothermique.
La haute densité énergétique de ce composite en fait un carburant idéal pour les nanosatellites, qui pèsent une poignée de kilogrammes et sont de plus en plus utilisés. De tels satellites sont trop légers pour être équipés une fois en orbite d'un système de propulsion classique. Cependant, quelques centaines de grammes de ce composite leur donneraient une énergie suffisante pour ajuster leur trajectoire et leur orientation.
Le composite pourrait également avoir une multitude d'applications terrestres :allumeurs de gaz dans les moteurs à combustion interne ou de carburant dans les tuyères d'avions et de fusées, détonateurs miniatures, outils de soudage sur site, etc. Une fois sa chaleur transformée en énergie électrique, le composite pourrait également être utilisé comme source de secours pour les microsystèmes (tels que les détecteurs de pollution dispersés dans l'environnement).
