Новости химической науки > Высокоэнергетические металлоорганические каркасы

Благодаря исследователям из Китая и без того разнообразное семейство металлоорганических каркасных структур [metal–organic frameworks (MOF)] пополнилось новыми членами со взрывным характером – химики смогли синтезировать высокоэнергетический трехмерный металлоорганический каркас.

Один из полученных металлоорганических каркасов отличается тепловой энергией детонации, существенно превышающей аналогичный параметр сходных по структуре высокоэнергетических металлоорганических каркасных структур. Исследователи высказывают предположение, что результаты их работы могут привести к созданию нового класса соединений – металлоосодержащих взрывчатых веществ с трехмерной архитектурой.

Новые металлоорганические каркасы представляют собой наиболее мощные металлоосодержащие взрывчатые вещества из полученных к настоящему времени, однако их стабильность еще достаточно высока. (Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed., 2013, DOI: 10.1002/anie.201307118)

Ранее исследователи уже получали высокоэнергетические линейные металлоосодержащие полимеры, которые, однако, отличались чрезвычайно невысокой устойчивостью из-за большой подвижности их молекулярных структур. Стабильность двумерных металлоорганических каркасов несколько выше, однако их слоистая структура может запасать меньшее количество энергии.

Выполнявший работу в рамках проекта Сипинь Пан (Siping Pang) из Технологического Инстиутта Пекина отмечает, что важна разработка энергетических материалов и систем с существенно увеличенной производительностью, пониженной чувствительностью и контролем над высвобождением энергии имеет существенное значение для технологии – для существующих взрывчатых веществ параметры энергетической емкости и чувствительности, как правило взаимоисключают возможность их успешного применения.

Исследователям из Китая удалось разрешить этот конфликт свойств веществ, создав конформационно жесткие трехмерные высокоэнергетические каркасные структуры. Новые Металлоорганические каркасы построены на основе ионов меди или серебра, связанных с нитрат-ионами и объединенных в единый каркас с помощью богатых азотом 4,4’-азо-1,2,4-триазоловых гетероциклов. Полученные трехмерные металлоорганические каркасные структуры отличаются высоким содержанием азота и сверхвысокую теплоту детонации. Как отмечает Пан, медьсодержащий металлоорганический каркас отличается наиболее высокой энергией детонации, если сравнивать этот параметр со свойствами известных металлоорганических структур.

Пан добавляет, что новое соединение, помимо прочего, отличается высокой термической, низкой чувствительностью к удару и низкой чувствительностью к трению и электростатическому воздействию. Он предполагает, что высокая устойчивость соединений связана с тем, что нитрат-ионы инкапсулированы в трехмерной структуре металлоорганического каркасного полимера. Новое соединение относительно просто и недорого в получении – его можно синтезировать из коммерчески доступных материалов, используя в качестве растворителя обычную воду. Также существует возможность получить новые соединения подобного класса, отличающиеся еще большей взрывчатой силой, варьируя лиганды и металлы каркаса.

Фрейзер Штоддарт (Fraser Stoddart) из Северо-западного Университета (Иллинойс, США), эксперт по молекулам с трехмерной архитектурой, отмечает, что хотя большей части нашего мира новый тип взрывчатки требуется не больше, чем острая головная боль, все же существуют области, в которых новое вещество с высокой энергией детонации и низкой чувствительностью может найти свое применение, желательно не для новых последователей дела незабвенного Гая Фокса.

Источник: Angew. Chem., Int. Ed., 2013, DOI: 10.1002/anie.201307118

метки статьи: #новые материалы, #супрамолекулярная химия, #химия полимеров, #элементоорганическая химия