Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 23 от 19 июня 2007 года

Рекордсменами взрывной мощности и, следовательно, важнейшими ВВ являются нитропроизводные различных органических молекул. Нитроглицерин (скорость детонации 7650 м/с), очень чувствительный к удару и входящий в состав динамита, получен А. Собреро еще в 1846 году. Тринитротолуол (тротил, скорость детонации 6700—7000 м/с) получен Й. Вильбрандом в 1863 году и до сих пор является одним из основных ВВ, применяемых как в чистом виде, так и в смеси с небезызвестным гексогеном (скорость детонации 8360 м/с), синтезированным в 1890 году. Последний более мощен и чувствителен к внешним воздействиям, чем тротил. Скоростью детонации в 9124 м/с может похвастаться октоген, который был впервые обнаружен Райтом и Бахманом в 1941 году как примесь к гексогену. Органические нитропроизводные объединяет то, что окислитель и восстановитель в них входят в состав одной и той же молекулы. В качестве окислителя выступают нитрогруппы (NO2), а восстановителем служат атомы углерода органических групп, таких как метиленовая (CH2), то есть «взрывная» окислительно-восстановительная реакция в данном случае может протекать как по внутримолекулярному, так и по межмолекулярному механизму. Именно поэтому упомянутые соединения можно использовать в чистом виде. В ходе взрыва образуются CO2, N2 и H2O.

В 1999 году в Чикагском университете Филипп Итон и Мао-Си Чжан (Philip Eaton, Mao-Xi Zhang) синтезировали октанитрокубан, самое мощное ВВ, порожденное химией на сегодняшний день: скорость детонации 9800 м/с, температура взрыва 5800 °С. Получение этого соединения – значительное достижение не только технологов ВВ, но и химиков вообще. Молекула октанитрокубана, C8(NO2)8, представляет собой куб из атомов углерода, причем к каждой углеродной вершине куба присоединена одна нитрогруппа. Рекордная мощность этого ВВ обусловлена не только большим количеством нитрогрупп, приходящихся на одну молекулу, но и напряженностью кубического углеродного каркаса, которая при его распаде приводит к выделению дополнительной энергии. Однако октанитрокубан пока не получил широкого применения, так как его синтез довольно сложен и дорог, поэтому химики не прекращают поиск.

Немецкие специалисты по ВВ Томас Клапотке (Thomas Klapotke) и Буркхард Крумм (Burkhard Krumm) из Университета Мюнхена совместно с химиком-кремнийоргаником Райнхольдом Таке (Reinhold Tacke) из Университета Вюрцбурга задались вопросом: а что, если заменить некоторые атомы углерода в обычных ВВ на атомы кремния, который в некоторых отношениях является химическим аналогом углерода? Ученые получили Si(CH2ONO2)4 и Si(CH2N3)4, являющиеся кремнийорганическими аналогами давно известных ВВ – пентаэритриттетранитрата С(CH2ONO2)4 и пентаэритриттетраазида С(CH2N3)4. Новые соединения оказались чрезвычайно чувствительны к внешнему механическому воздействию: даже осторожное прикосновение к веществу специальным пластиковым шпателем может привести к взрыву. Несмотря на все предосторожности, один из образцов взорвался прямо на предметном столике микроскопа, – к счастью, обошлось без жертв. По сравнению с этой кремнийорганикой нитроглицерин покажется образцом устойчивости. Столь высокая чувствительность пока не позволяет получить для новых молекул ряд важных физико-химических характеристик и, естественно, препятствует какому бы то ни было практическому применению. Сейчас ученые пытаются снизить чувствительность полученных соединений. Как отмечают немцы, кремнийорганические ВВ менее токсичны, нежели их органические аналоги, и технология их получения экологически более приемлема.

Несмотря на оптимизм ученых относительно применения новых веществ, остается ряд концептуальных вопросов. Во-первых, при взрыве обычных органических ВВ образуется CO2, а при взрыве кремнийорганического ВВ, кроме того, получается SiO2, и не совсем ясно, в каком виде. Во-вторых, при использовании этих веществ в качестве добавок к топливу тот же SiO2 может откладываться в камере сгорания и нарушать ее работу. ЕГ

Оригинальный способ сжатия углеродных нанотрубок в тугой пучок предложили физики из Ренсселерского политехнического института. Такие связки в перспективе смогут заменить медь в компьютерных чипах и даже стать основой новых микросхем с трехмерной структурой.

Одна углеродная нанотрубка без дефектов может быть великолепным проводником для электрического тока. К сожалению, ее сечение невелико, и сколько-нибудь большой ток по одной нанотрубке не передашь. Для этого трубки нужно как-то связать в пучок, и основные потери, как предсказывает теория, возникнут на контактах между ними. Тем не менее и такой пучок, если он достаточно плотный, может иметь сопротивление заметно меньше, чем у меди. Но пока лучшие образцы свитых из нанотрубок проводов с трудом дотягивают лишь до алюминия.

Нанотрубки обычно выращивают как не слишком густой лес на подложке. Чтобы сжать их в тугой пучок, ученые придумали залить их жидкостью – например, изопропиловым спиртом. Затем, медленно испаряя спирт, нанотрубки можно сблизить капиллярными силами, а когда спирт совсем испарится, они будут удерживаться вместе уже молекулярными силами Ван-дер-Ваальса. Но оказалось, что этот процесс не так прост и сильно зависит от многих параметров – например, от длины нанотрубок. Если они слишком коротки, то и вовсе не могут сблизиться, если слишком длинны, то перепутываются и не образуют плотный пучок, и лишь "в золотой середине" процесс идет как надо.

Ученые уже научились сжимать этим способом пучки нанотрубок в 5–25 раз (верхнее фото: справа – сжатый пучок). Но несмотря на явные успехи, "медный порог" хоть и близок, но еще не преодолен. На полученных сканирующим туннельным микроскопом изображениях видно, что между нанотрубками все еще остается много пустот (нижнее фото) и контакты между ними пока оставляют желать лучшего. Но исследователи продолжают совершенствовать технологию, ведь такие пучки нанотрубок могут работать не только как обычные провода. Их можно использовать как электроды с большой площадью в конденсаторах, аккумуляторах и топливных элементах, как "тепловые трубы" для отвода тепла и во многих других ситуациях, когда требуется высокая тепло– и электропроводность и большая механическая прочность материала. ГА

Новый рекордно далекий квазар обнаружили канадские астрономы из Оттавского университета. Объект, получивший не очень романтичное имя CFHQS J2329-0301, удален от нас в пространстве и времени на 13 млрд. световых лет и моложе самой Вселенной менее чем на 870 млн. лет.

Новый рекорд ученые установили благодаря расположенному на Гавайях канадско–французскому телескопу с главным зеркалом диаметром 3,5 м. Этот телескоп сильнее стоящего на горе Сакраменто в Нью-Мексико 2,5-метрового аппарата Sloan Digital Sky Survey, которому принадлежит предыдущий рекорд. Впрочем, судя по красному смещению квазаров 6,43 вместо 6,41, результат улучшен не так уж и сильно, и новые рекорды у более мощного телескопа вероятно еще впереди.