La investigació experimental sobre la detecció de bombes de dispositius làser d'alta intensitat marca un avenç clau!

És ben sabut que la cinètica de reacció dels materials que contenen energia és un factor clau per determinar les propietats i la seguretat de l'explosió, però la complexitat del procés de reacció i la manca de mitjans experimentals segueixen sent un repte clau per a la investigació experimental i la modelització fina. Per predir amb precisió les propietats de detonació i seguretat dels materials que contenen energia, és crucial aclarir els seus mecanismes de reacció i processos cinètics.
D'altra banda, els experiments de bomba-sonda en dispositius làser grans proporcionen una varietat de combinacions de càrregues flexibles i sondes per estudiar la cinètica de la reacció i els processos cinètics dels explosius alts a gran escala espacial i temporal.
En una revisió recent publicada a Energetic Materials Frontiers, un grup d'investigadors de la Xina va descriure la investigació, els mètodes experimentals avançats amb bomba amb sonda i els avenços en grans dispositius làser.
Entre les troballes, l'equip de científics presenta resultats preliminars sobre explosions hiperconduïdes, imatges dinàmiques de voladors, difracció de raigs X d'explosius dinàmics i dinàmica d'estats excitats. A més, descriuen mètodes per estudiar la deformació interna, les transicions de fase i la dinàmica ultraràpida sota càrrega dinàmica a alta resolució espacial i temporal que tenen el potencial de revelar la complexitat de la dinàmica de la reacció explosiva.
"Aquests experiments representen un repte important, ja que el desenvolupament d'una nova generació de diagnòstics in situ fins a longituds mil·límetres és crucial". Gen-bai Chu, primer autor del document, va dir.
"L'objectiu final dels experiments amb sonda de bomba que combinen sondes òptiques i de raigs X (o altres partícules) és aconseguir imatges de femtosegons de reaccions químiques a superfícies i interfícies de materials o enterrades en mostres comprimides amb resolució espacial a escala atòmica".
Els autors van identificar quatre passos clau:
En primer lloc, els explosius de mida micres condueixen un rang de pressió ajustable des de l'encesa a baixa pressió fins a les explosions hiperconduïdes carregades amb làser.
En segon lloc, la imatge transitòria de raigs X d'alta resolució permet l'estudi de l'evolució microestructural d'explosius d'alta energia sota càrrega dinàmica, que és important per a l'optimització del rendiment de les làmines explosives i per al disseny de nous dispositius d'iniciació fiables.
En tercer lloc, l'estructura cristal·lina, la fracció de fase, la mida de les partícules i els productes de reacció química dels explosius sota càrrega dinàmica són factors importants per entendre el mecanisme de detonació dels explosius.
Finalment, l'espectroscòpia làser ultraràpida permet l'estudi de canvis estructurals, geomètrics i químics sota excitació electrònica o vibracional.
Chu conclou: "Mirant al futur, els experiments amb sonda de bomba es poden utilitzar per estudiar reaccions complexes que impliquen reaccions químiques i efectes d'acoblament d'ones de xoc per obtenir informació sobre la ruptura/formació d'enllaços, les poblacions d'energia locals i la seva redistribució, els canvis estructurals i estequiomètrics, la separació de fases, etc. i dinàmica sota càrrega dinàmica. ''