2: 2015/03/10(火) 04:35:15.85 ID:???.net
<翻訳>

バッキーボム爆発の分子構造 Credit: ACS
http://cdn.phys.org/newman/gfx/news/2015/54f8851f13594.jpg

 科学者たちは、“バッキーボール”としてよく知られるバックミンスターフラーレン分子(C60)の化学修飾による爆発をシミュレートしてきた。そしてその反応は、1秒のわずかな間に驚異的な温度と圧力の増加をもたらすことが示された。
ナノスケールの爆発、これを科学者は“バッキーボム”と名付けた、これは高エネルギーナノ材料の新興分野に属し、軍事および産業用のさまざまな応用の可能性があります。

 研究者は、ロサンゼルスは南カリフォルニア大学の Vitaly V. Chaban, Eudes Eterno Fileti, Oleg V. Prezhdo 彼らはPhysical Chemistry Letters の最新号にバッキーボムのシミュレート結果を論文で発表している。Chaban はブラジルのサンパウロ連邦大にも在籍している。

 バッキーボムは材料的に二つのクラスのユニークな特性、「炭素構造」および「エネルギッシュなナノ材料」を兼ね備えています。C60等の炭素材料は、かなり容易にその特性を化学修飾することができます、一方、ニトロ基はそれらが酸素の主な供給源であるため、爆発や燃焼プロセスに寄与することが知られている。だから、科学者はニトロ基をC60分子に結合させた場合に何が起こるか疑問に思いました。全体が爆発するでしょうか?またどのように?

 順を追って詳細に爆発を明らかにすることによって、シミュレーションはこれらの問題に答えました。
完全なバッキーボム(専門的には“ドデカニトロフラーレン”または C60(NO2)12 と呼ぶ)を始めます、研究者は1000K(700℃)にシミュレートされた温度を上げた。ピコ秒内で(1兆分の1秒)ニトロ基は異性化し、原子を再配列し、そしてC60からの炭素原子の一部を使用して新しいグループを形成する。さらに数ピコ秒経過すると、C60構造はその電子の一部を失う、それは一緒に保っていた結合を妨げる、瞬間、大きな分子は二原子炭素(C2)の多くの小さな断片に崩壊する。何が残っているかと言うと、CO2、NO2、N2、それともちろんC2を含むガスの混合物である。

 しかしこの反応を始めるためには最初の熱入力が必要ですが、一度それを起こすとそのサイズのために膨大な量の熱を放出する。最初のピコ秒内で、温度は1000から2500Kまで増加します。しかし、この時点で分子が不安定であるので、次の50ピコ秒以上の追加の反応が4000Kまで温度を上昇させる。この温度では、圧力は物質の密度に依存して1200MPa(通常の大気圧の1万倍)にも達することができる。

 化学的な話で言えば、科学者はこの熱エネルギーはC60の炭素-炭素結合に格納された高密度の共有結合エネルギーから来ると説明する。ニトロ基が反応を開始するので、より多くのニトロ基を付加すると、爆発の際に放出されるエネルギーの量が増加する。これらの基の適切な数を選択すること、ならびに化合物の濃度を変え、爆発の強さを制御する方法を提供する。

 研究者は、この化学エネルギーの急速解放が新しい高エネルギーナノ材料の設計のための刺激的な機会を提供すると予測している。

(訳:Mogtan ★、素人訳なので識者の方の訂正を求めますm(_ _)m)

00
 

1: 2015/03/10(火) 04:34:34.65 ID:???.net
掲載日:2015年3月5日
http://phys.org/news/2015-03-buckybomb-potential-power-nanoscale-explosives.html

Molecular configuration of an exploding buckybomb. Credit: ACS
http://cdn.phys.org/newman/gfx/news/2015/54f8851f13594.jpg

Scientists have simulated the explosion of a modified buckminsterfullerene molecule (C60), better known as a
buckyball, and shown that the reaction produces a tremendous increase in temperature and pressure within a
fraction of a second. The nanoscale explosive, which the scientists nickname a "buckybomb," belongs to the
emerging field of high-energy nanomaterials that could have a variety of military and industrial applications.

The researchers, Vitaly V. Chaban, Eudes Eterno Fileti, and Oleg V. Prezhdo at the University of Southern California
in Los Angeles, have published a paper on the simulated buckybomb explosion in a recent issue of The Journal of
Physical Chemistry Letters. Chaban is also with the Federal University of Sao Paulo, Brazil.

The buckybomb combines the unique properties of two classes of materials: carbon structures and energetic nanomaterials.
Carbon materials such as C60 can be chemically modified fairly easily to change their properties. Meanwhile, NO2 groups
are known to contribute to detonation and combustion processes because they are a major source of oxygen. So, the
scientists wondered what would happen if NO2 groups were attached to C60 molecules: would the whole thing explode? And how?

The simulations answered these questions by revealing the explosion in step-by-step detail. Starting with an
intact buckybomb (technically called dodecanitrofullerene, or C60(NO2)12), the researchers raised the simulated
temperature to 1000 K (700 °C). Within a picosecond (10-12 second), the NO2 groups begin to isomerize, rearranging
their atoms and forming new groups with some of the carbon atoms from the C60. As a few more picoseconds pass,
the C60 structure loses some of its electrons, which interferes with the bonds that hold it together, and, in a
flash, the large molecule disintegrates into many tiny pieces of diatomic carbon (C2). What's left is a mixture of
gases including CO2, NO2, and N2, as well as C2.

Although this reaction requires an initial heat input to get going, once it's going it releases an enormous amount
of heat for its size. Within the first picosecond, the temperature increases from 1000 to 2500 K. But at this point
the molecule is unstable, so additional reactions over the next 50 picoseconds raise the temperature to 4000 K.
At this temperature, the pressure can reach as high as 1200 MPa (more than 10,000 times normal atmospheric pressure),
depending on the density of the material.

Chemically speaking, the scientists explain that the heat energy comes from the high density of covalent energy
stored by the carbon-carbon bonds in the C60. Because the NO2 groups initiate the reaction, adding more NO2 groups
increases the amount of energy released during the explosion. Choosing an appropriate number of these groups,
as well as changing the compound concentration, provide ways to control the explosion strength.

The researchers predict that this quick release of chemical energy will provide exciting opportunities for the
design of new high-energy nanomaterials.

<参照>
Buckybomb: Reactive Molecular Dynamics Simulation - The Journal of Physical Chemistry Letters (ACS Publications)
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.5b00120

引用元: 【化学/ナノテク】「バッキーボム」が見せたナノスケール爆発物の潜在的な力

スポンサーリンク
25: 2015/03/11(水) 09:13:54.08 ID:b6q8aqPm.net
>>2
技術的なことじゃないけど
within a fraction of a second は
「一瞬のうちに」でいいと思うよ
「一秒の何分の一か以内に」っていうこの表現はよく出てくるけど
実は一秒っていう具体的な時間とはほぼ無関係なんだよね
こういうこなれてない訳語が出てくると
ああ原文の方を読んだほうがいいやと思ってしまう

4: 2015/03/10(火) 05:23:50.35 ID:20g9wkop.net
画像でワロタ

6: 2015/03/10(火) 06:05:52.34 ID:4yu6nYI2.net
生命力を感じざるをえない

7: 2015/03/10(火) 06:30:31.13 ID:g08G1UYe.net
んで100gぐらいの量でどのくらいの破壊力があるの?

10: 2015/03/10(火) 09:06:39.22 ID:sf4EoOGy.net
>>7
C60なんだからC4の15倍だろ

9: 2015/03/10(火) 09:05:45.58 ID:f08sik6H.net
つまり、消し炭になると。

11: 2015/03/10(火) 09:39:38.51 ID:jSzFnPt0.net
結石の破壊に使えるかも

12: 2015/03/10(火) 09:54:58.08 ID:HiPQjWEB.net
ナノ分野の研究者って詐欺師ばかりだよね。

15: 2015/03/10(火) 10:27:10.37 ID:KeZ5N6Sm.net
知りたいのは爆轟を起こすのか、ヘキサニトロヘキサアザイソウルチタンとくらべて
(トラウズル値でもいいが)どうなのか、安定性はどうなのか。

爆発初期の温度なんか爆発の過程を分析する学者には意味あるんだろうけど、爆轟
起こすなら衝撃波による断熱圧縮のほうが怖い。
断熱圧縮だと、室温の大気を15cmくらいのシリンダーに入れ、手作業でmm単位に圧縮
しただけでセルロース類の発火点に到達する。爆轟だとそれがメートル単位の圧縮。

17: 2015/03/10(火) 11:47:29.81 ID:/XpTkwgJ.net
1200Mpaくらいたいしたことない
ハイテンは1000Mpaに耐えるしカーボンは5000Mpa行ける。

26: 2015/03/11(水) 13:46:37.37 ID:fDHHabDW.net
>>17
あんたはどこまで耐えられるん?

20: 2015/03/10(火) 13:19:33.64 ID:t6vmKPpG.net
こんな合成やりたくねーなw

22: 2015/03/10(火) 14:21:27.84 ID:8nEX7A1Q.net
屋外じゃ使えないだろ
環境への影響未知数の分子を撒き散らすことに

23: 2015/03/10(火) 15:29:06.23 ID:helWxEUd.net
ガソリンタンクに入れるとパワーあがって燃費もよくなるやつか

27: 2015/03/11(水) 14:31:34.92 ID:YWvFtXgL.net
>>1
透視でも見つからないサイズの強力な爆弾が出来るわけか。
テロリスト達はすでに開発に着手してるだろうな。

30: 2015/03/12(木) 19:13:36.18 ID:7VCBf2ZI.net
トリニトロ
ヘキサニトロ
ドデッカニトロ

31: 2015/03/12(木) 21:48:13.70 ID:saEEzmSz.net
>>30
トトロ
トリニトロ
ヘキサニトロ
ドデカニトロ

32: 2015/03/12(木) 22:21:13.70 ID:b4uLrev0.net
ベッキーが怒ったら怖いぞ