/nginx/o/2024/10/18/16426805t1hbc77.png)
:format(webp)/nginx/o/2025/04/08/16763395t1hde05.jpg)
Vene teadus liigub Ukraina ründamise ajal kindlal sõjakursil ning sealsed teadlased avastasid hiljuti hulga uusi lämmastikuvabasid «võlulaineid» lõhkematerjalide maailmas.
Skolkovo teaduse ja tehnoloogia instituudi ehk Skoltechi teadlased tuvastasid üle 220 uue hapniku ja süsiniku ühendi, millest mõned konkureerivad edukalt teada-tuntud TNTga.
Teadlased korraldasid teoreetilise uuringu, mille käigus kaardistati üle 220 erineva süsiniku ja hapniku ühendi. Nende hulgas leidub kümneid varem tundmata molekule, millest osa suudab lagunemisel vabastada kuni 81 protsenti sellest energiast, mida annab tuntud plahvatusaine TNT.
Veelgi enam, kõik need ühendid on lämmastikuvabad, mis seab kahtluse alla seni valitsenud arusaamad suure energiatihedusega materjalidest kui ainuvõimalikest lahendustest «paugu tegemisel».
Artikkel avaldati teadusajakirjas Materials Today Energy ning see sai rahalist toetust Vene Teadusfondilt. Uuringu keskmes olid hapniku ja süsiniku aatomitest koosnevad keerulisemad molekulid – palju enamat kui vaid loodusest tuttavad süsinikdioksiid ehk süsihappegaas ja süsinikmonooksiid ehk vingugaas.
Sellised uued ühendid pakuvad suurt huvi nii kosmoseuuringute, akude arenduse, biokeemia kui ka tööstuslike lõhkeainete ja raketikütuste arenduse seisukohalt.
«Süüteaine» ilma lämmastikuta
Traditsiooniliselt põhinevad suure energiatihedusega materjalid lämmastikul, kuna keemilistes reaktsioonides on lämmastikuaatomitel kalduvus moodustada erakordselt stabiilne N₂ molekul – protsess, mis vabastab kiirelt tohutu hulga energiat, kirjutab SciTechDaily.
Kuid Skoltechi magistrant Elizaveta Vaneeva selgitas, et sarnast stabiilsust võib saavutada ka süsinikmonooksiidi (CO) kaudu, mille sidemeenergia on isegi suurem. Mõned uuritud oksokarbonid lagunevad siiski hoopis süsinikdioksiidiks (CO₂), vabastades sellegipoolest märkimisväärse osa TNTga võrreldavast energiast.
/nginx/o/2025/04/08/16763348t1h6d60.jpg)
Uurimistöö käigus avastati 224 sellist molekuli, neist vaid 78 olid varasemates teadusartiklites mainitud. Uuringus tuvastati veel 32 ühendit, millel on märkimisväärne plahvatuspotentsiaal ja realistlik väljavaade lõhkeaine sünteesiks.
Silmapaistvamate seas on molekulid C₄O₈, C₄O₉, C₆O₁₂ ja C₆O₁₃, millest C₄O₉ avaldas enim muljet – selle lagunemisel vabaneb 81 protsenti TNT energiast.
Keemia ootamatu rikkus
Uuringu juhtiv teadlane, Skoltechi materjalide avastamise labori professor Artem R. Oganov rõhutas uuringus avastuse põhimõttelist tähtsust: kristallide keemiline mitmekesisus on piiratud, kuid molekulide maailmas on potentsiaal palju avaram.
Uuring tõi esile nn maagiliste molekulide mõiste – need on molekulid, mis pakuvad energeetiliselt suuremat stabiilsust kui nende naaberühendid, kus on üks süsiniku- või hapnikuaatom rohkem või vähem. See sarnaneb tuumafüüsikast tuntud maagiliste arvude ideega rakendatuna molekulide tasandil.
Rakendused ulatuvad kaugelt üle tavakeemia piiride
Hapniku-süsiniku ühendid võivad osutuda kasulikuks mitmesugustes rakendustes – alates kõrge energiatihedusega lõhkeainetest ja liitiumioonakude elektroodmaterjalidest kuni atmosfäärikeemia ja biokeemiliste uurimisteni.
Need ühendid moodustuvad tegelikult ka süsivesinikkütuste, nagu petrooleumi ja etanooli põlemisel.
Lisaks oletatakse, et sääraseid molekule võib leiduda tähtedevahelises ruumis ja planeetide atmosfäärides, mistõttu on need olulised astrofüüsikaliste uuringute jaoks.
Seni on süsiniku ja hapniku ühendeid, eriti aga keerulisemaid molekule peale CO ja CO₂, põhjalikult uuritud hämmastavalt vähe, tõdevad teadlased. Skoltechi töö paotab ukse ka Ukraina sõja ajal olulisse teemasse: lämmastikuvabade lõhkeainete keemiasse.