p Configuração molecular de uma explosão de buckybomb. Crédito:ACS
p (Phys.org) —Os cientistas simularam a explosão de uma molécula de buckminsterfullereno modificada (C
60 ), mais conhecido como buckyball, e mostrou que a reação produz um tremendo aumento de temperatura e pressão em uma fração de segundo. O explosivo em nanoescala, que os cientistas apelidaram de "buckybomb, "pertence ao campo emergente de nanomateriais de alta energia que podem ter uma variedade de aplicações militares e industriais. p Os pesquisadores, Vitaly V. Chaban, Eudes Eterno Fileti, e Oleg V. Prezhdo da University of Southern California em Los Angeles, publicaram um artigo sobre a explosão simulada de buckybomb em uma edição recente da
The Journal of Physical Chemistry Letters . Chaban também é da Universidade Federal de São Paulo, Brasil.
p O buckybomb combina as propriedades únicas de duas classes de materiais:estruturas de carbono e nanomateriais energéticos. Materiais de carbono, como C
60 podem ser modificados quimicamente com bastante facilidade para alterar suas propriedades. Enquanto isso, NÃO
2 grupos são conhecidos por contribuírem para os processos de detonação e combustão porque são a principal fonte de oxigênio. Então, os cientistas se perguntaram o que aconteceria se NÃO
2 grupos foram anexados a C
60 moléculas:a coisa toda explodiria? E como?
p As simulações responderam a essas perguntas, revelando a explosão em detalhes passo a passo. Começando com um buckybomb intacto (tecnicamente chamado de dodecanitrofullereno, ou C
60 (NÃO
2 )
12 ), os pesquisadores aumentaram a temperatura simulada para 1000 K (700 ° C). Dentro de um picossegundo (10
-12
segundo), o não
2 grupos começam a isomerizar, reorganizando seus átomos e formando novos grupos com alguns dos átomos de carbono do C
60 . À medida que mais alguns picossegundos passam, o C
60 estrutura perde alguns de seus elétrons, que interfere com os laços que os mantêm juntos, e, num flash, a grande molécula se desintegra em muitos pequenos pedaços de carbono diatômico (C
2 ) O que resta é uma mistura de gases, incluindo CO
2 , NÃO
2 , e n
2 , bem como C
2 .
p Embora essa reação exija uma entrada inicial de calor para ir, uma vez que está indo, ele libera uma quantidade enorme de calor para seu tamanho. Dentro do primeiro picossegundo, a temperatura aumenta de 1000 para 2500 K. Mas, neste ponto, a molécula é instável, então, reações adicionais nos próximos 50 picossegundos aumentam a temperatura para 4.000 K. Nessa temperatura, a pressão pode atingir até 1200 MPa (mais de 10, 000 vezes a pressão atmosférica normal), dependendo da densidade do material.
p Quimicamente falando, os cientistas explicam que a energia térmica vem da alta densidade da energia covalente armazenada pelas ligações carbono-carbono no C
60 . Porque o NÃO
2 grupos iniciam a reação, adicionando mais NÃO
2 grupos aumenta a quantidade de energia liberada durante a explosão. Escolher um número apropriado desses grupos, bem como alterar a concentração do composto, fornecer maneiras de controlar a força da explosão.
p Os pesquisadores preveem que esta liberação rápida de energia química proporcionará oportunidades interessantes para o projeto de novos nanomateriais de alta energia. p © 2015 Phys.org
