(Phys.org)-Les scientifiques ont simulé l'explosion d'une molécule de buckminsterfullerène modifiée (C 60 ), mieux connu sous le nom de buckyball, et montré que la réaction produit une énorme augmentation de la température et de la pression en une fraction de seconde. L'explosif nanométrique, que les scientifiques surnomment une « buckybomb, " appartient au domaine émergent des nanomatériaux à haute énergie qui pourraient avoir une variété d'applications militaires et industrielles.

Les chercheurs, Vitaly V. Chaban, Eudes Eterno Fileti, et Oleg V. Prezhdo à l'Université de Californie du Sud à Los Angeles, ont publié un article sur l'explosion d'une bombe bucky simulée dans un récent numéro de Le Journal des lettres de chimie physique . Chaban est également avec l'Université fédérale de São Paulo, Brésil.

La buckybomb combine les propriétés uniques de deux classes de matériaux :les structures carbonées et les nanomatériaux énergétiques. Matériaux carbonés tels que C 60 peuvent être modifiés chimiquement assez facilement pour changer leurs propriétés. Pendant ce temps, NON 2 sont connus pour contribuer aux processus de détonation et de combustion car ils sont une source majeure d'oxygène. Donc, les scientifiques se sont demandé ce qui se passerait si NON 2 les groupes étaient rattachés à C 60 molécules :le tout exploserait-il ? Et comment?

Les simulations ont répondu à ces questions en révélant l'explosion en détail étape par étape. En commençant par une bombe bucky intacte (techniquement appelée dodécanitrofullerène, ou C 60 (NON 2 ) 12 ), les chercheurs ont élevé la température simulée à 1000 K (700 °C). En une picoseconde (10 ^-12 seconde), le non 2 les groupes commencent à s'isomér, réarrangeant leurs atomes et formant de nouveaux groupes avec certains des atomes de carbone du C 60 . Au fur et à mesure que quelques picosecondes passent, le C 60 la structure perd une partie de ses électrons, qui interfère avec les liens qui le maintiennent ensemble, et, en un éclair, la grosse molécule se désintègre en de nombreux petits morceaux de carbone diatomique (C 2 ). Ce qui reste est un mélange de gaz dont le CO 2 , NON 2 , et n 2 , ainsi que C 2 .

Bien que cette réaction nécessite un apport de chaleur initial pour démarrer, une fois qu'il est en marche, il dégage une énorme quantité de chaleur pour sa taille. Dans la première picoseconde, la température augmente de 1000 à 2500 K. Mais à ce stade la molécule est instable, donc des réactions supplémentaires au cours des 50 prochaines picosecondes élèvent la température à 4000 K. À cette température, la pression peut atteindre jusqu'à 1200 MPa (plus de 10, 000 fois la pression atmosphérique normale), en fonction de la densité du matériau.

Chimiquement parlant, les scientifiques expliquent que l'énergie thermique provient de la haute densité d'énergie covalente stockée par les liaisons carbone-carbone dans le C 60 . Parce que le NON 2 les groupes initient la réaction, ajouter plus NON 2 groupes augmente la quantité d'énergie libérée lors de l'explosion. Choisir un nombre approprié de ces groupes, ainsi que de changer la concentration du composé, fournir des moyens de contrôler la force de l'explosion.

Les chercheurs prédisent que cette libération rapide d'énergie chimique offrira des opportunités intéressantes pour la conception de nouveaux nanomatériaux à haute énergie.

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