123
Наука Новости Энергетика и экология

Ученые НИЯУ «МИФИ» первыми предсказали ковалентный кристалл CL-20

Исследователи НИЯУ «МИФИ» с помощью компьютерного моделирования в рамках теории функционала плотности показали, что молекулы химического соединения CL-20 способны связываться друг с другом ковалентно, правда не напрямую, а посредством различных «молекулярных мостиков», образуя димеры и тетрамеры, устойчивые при температуре кипения жидкого азота. Об этом сообщает пресс-служба вуза.

Фрагмент (тетрамер) ковалентного кристалла CL-20

Фрагмент (тетрамер) ковалентного кристалла CL-20

Химическое соединение CL-20, впервые синтезированное в 1987 году, относится к классу энергоемких материалов (HEDM – high-energy-density materials) и поэтому представляет значительный фундаментальный и прикладной интерес. Технологический процесс получения CL-20 был налажен еще в 90-ые годы прошлого века, и сейчас рассматривается возможность его использования в качестве одного из компонентов топливных элементов нового поколения.

Однако существует ряд обстоятельств, препятствующих широкому практическому применению CL-20. Среди них – высокая стоимость изготовления и сложность получения образцов заданной чистоты.

Несмотря на активное исследование как изолированных CL-20, так и твердых материалов на их основе, до настоящего времени отсутствовали сведения об экспериментальном синтезе или теоретическом анализе ковалентных кристаллов из соединений CL-20. В то же время хорошо известно, что другие наноструктуры с «напряженным» каркасом, например, фуллерены, способны образовывать не только молекулярные, но и ковалентные комплексы.

Открытие российских ученых доказало, что принципиальная возможность получения ковалентных кристаллов CL-20 существует, а ковалентное связывание между отдельными CL-20 способно обеспечить более плотную упаковку этих молекулярных систем, повысить кинетическую устойчивость кристаллов, увеличить энергоэффективность и, вероятно, удешевить производство.

В НИЯУ «МИФИ» разработали ионную ловушку для ядерных часов

Перспективность дальнейшего поиска ковалентных кристаллических структур на основе CL-20 была высоко оценена Советом по грантам Президента РФ. Проект молодых исследователей НИЯУ «МИФИ», сотрудников кафедры Физики конденсированных сред и Центра наноструктурной электроники одержал победу в конкурсе 2016 года на право получения грантов Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук.

В ходе выполнения проекта планируется провести детальное компьютерное моделирование методами квантовой физики и химии потенциальных ковалентных кристаллических структур на основе молекул CL-20, а также рассмотреть возможность повышения устойчивости данных кристаллов за счет оптимального выбора соединяющих их «молекулярных мостиков». В случае успеха исследования удастся не только спрогнозировать характерный набор физико-химических характеристик новых материалов, но и задать генеральный вектор поиска эффективных методик их синтеза, что несомненно стимулирует дальнейшие, в том числе экспериментальные разработки.

Об авторе

Валерия Щеголевская

Валерия Щеголевская

Главный редактор Russian IT World