Výbuch (ovšem simulovaný) popsali výzkumníci z University of Southern California v Los Angele v časopisu The Journal of Physical Chemistry Letters. Uhlík až na speciální případy je hořlavý, ne však výbušný. Autoři výzkumu vyšli z toho, že uhlík by k co nejbouřlivější explozi potřeboval dodat kyslík přímo do molekuly – obecně jsou pro tento účel vhodné skupiny NO2. Nadějnou pro praktické využití se jeví molekula C60(NO2)12. Za normální teploty by měla být celkem stabilní/inaktivní, po zahřátí na 700 C však v řádu pikosekund dojde k izomerizaci, uvolní se některé elektrony a pak se struktura bleskově zhroutí. vznikne směs plynů CO2, N2 a NO2, výsledkem reakce je tedy obrovský nárůst objemu. Část uhlíku z kostry původního fullerenu se přemění na molekuly C2, ty pak shoří.
I když reakci je třeba odstartovat vnějším podnětem, je extrémně exotermická. V řádu pikosekund může teplota vystoupat až na 4 000 C a tlak až 1 200 MPa (přes desetitisíckrát víc než normální atmosferický tlak); konkrétní čísla samozřejmě závisejí na tom, zda jsme vyšli z čistého nitrofullerenu nebo jsme ho měli pro jistotu s něčím smíchaný.
Uvolněné teplo vychází z velké energie kovalentních vazeb mezi atomy uhlíku v C60. Rychlost exploze i množství celkově uvolněné energie lze řídit množstvím přidaných skupin NO2 (kladná korelace) i hustotou/koncentrací fullerenu ve výbušnině.
Nová třída vysokoenergetických nanomateriálů může mít zajímavé průmyslové aplikace včetně vojenských. Současné simulační metody už vesměs umožňují, aby převážná část návrhu těchto látek probíhala formou „in silico“.
Zdroj: Phys.org
Poznámky:
– V principu by množství uvolněné energie na jednotku hmotnosti trhaviny nemělo být větší než ve střelném prachu (v obou případech se jedná především o oxidaci uhlíku), odlišná je rychlost.
– Komentáře na Phys.org zmiňují, že existuje i odvážná myšlenka používat nanovýbušniny v medicíně – třeba pro ničení ledvinových kamenů.
– Molekula C2 vzniká jako meziprodukt i při běžném spalování uhlovodíků, má být odpovědná za modré zbarvení plamene. Stabilnější C2 lze připravit za nízkých teplot v inertním prostředí, v plameni samozřejmě shoří, jinak se za normální teploty rychle přemění na polymerní amorfní uhlík (saze).
