VINACHEM

Từ khi được phát hiện cách đây hơn 150 năm, trinitrotoluen (TNT) đã thuộc loại thuốc nổ mạnh và hiệu quả nhất trong số các thuốc nổ có thể tạo khuôn (những sản phẩm có thể nóng chảy dưới 100^oC và có thể rót vào khuôn). Nhưng TNT là hợp chất độc hại và quá trình sản xuất sinh ra nhiều phế thải. Từ lâu nay các nhà khoa học đã tìm kiếm các thuốc nổ thay thế cho TNT, tức là những hợp chất có sức nổ cao và có thể tạo khuôn.

Nay một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quân đội Mỹ và Viện nghiên cứu Scripps đã phát hiện một thuốc nổ dạng rắn, có sức nổ cao hơn 25% so với TNT. Phát hiện này được thực hiện trong quá trình nghiên cứu các isomer của cyclobutan - một hợp chất có năng lượng liên kết rất cao. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh có thể điều chỉnh các tính chất của cyclobutan chỉ đơn giản bằng cách biến đổi sự sắp xếp không gian của các nguyên tử trong hợp chất.

Khi khảo sát các chất đồng phân của cyclobutan, nhóm nghiên cứu nói trên đã tiến hành một số phản ứng tổng hợp phức tạp, họ tạo ra 4 stereoisomer và 2 regioisomer từ 1,2,3,4-tetrakis-(nitroxymethyl)cyclobutan. Chất lỏng duy nhất trong số những hợp chất này là một stereoisomer, nó khiến cho các nhà nghiên cứu ngạc nhiên vì có điểm đóng băng thấp hơn -40^oC, vì vậy sẽ rất hữu ích để làm chất nổ đẩy tên lửa. Nó ít nhạy cảm hơn trước những tác động va đập so với chất nổ đẩy tên lửa thông thường hiện nay là chất dẻo hóa nitropentaglycerin với điểm đóng băng thấp hơn -3^oC.

Nhưng hợp chất khiến cho các nhà nghiên cứu phấn khích nhất là một trong số các regioisomer thu được. Kết quả khảo sát tiếp theo cho thấy, hợp chất này có áp suất nổ cao hơn 25% so với TNT và có điểm nóng chảy nằm trong phạm vi của những chất có thể tạo khuôn.

Theo một nhà nghiên cứu trong nhóm, họ đã chờ đợi sẽ đạt được kết quả biến đổi tính chất của hợp chất ban đầu, nhưng không ngờ sự biến đổi này lại mạnh như vậy. Ngay cả những phương pháp tính toán hiện đại nhất cũng đã không dự báo được những biến đổi đó.

Tuy nhiên, ít có khả năng là hợp chất mới phát hiện sẽ sớm thay thế TNT. Các nhà khoa học cho biết, sẽ cần một thời gian dài để tạo ra công thức cho loại thuốc nổ mới và kết hợp nó vào các hệ thống kỹ thuật hiện nay.

Mặc dù vậy, các tác giả của nghiên cứu trên hy vọng, phát hiện của họ có thể tạo cảm hứng, khích lệ những nhà khoa học đang làm việc trong lĩnh vực năng lượng học và hóa học đồng phân.

HS

Theo ChemistryWorld, 8/2019