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Ces chercheurs inventent un nouveau matériau explosif de synthèse

Crédits : Yun Heng Lin / iStock

Une équipe internationale de scientifiques a fait une découverte qui pourrait entre autres révolutionner le stockage d’énergie ainsi que la propulsion de fusées. Il est question d’un matériau explosif de synthèse inédit obtenu par chimie à haute pression.

Un anneau de potassium et d’azote

En 2019, la NASA communiquait sur un budget faramineux qui devrait permettre de développer une fusée à propulsion nucléaire thermique. Pour l’agence spatiale américaine, l’objectif est de raccourcir les temps de trajets dans l’espace. Le domaine de la propulsion fait sans cesse l’objet de recherches et dernièrement, des scientifiques disent avoir inventé un explosif très puissant. Les détails de ces travaux figurent dans la revue Nature Chemistry du 21 avril 2022.

Alexander Goncharov est un mathématicien d’origine russe travaillant pour la Carnegie Institution à Washington (États-Unis). Avec d’autres chercheurs américains, mais également chinois et russes, il a mis au point un nouveau matériau explosif de synthèse dont la formule est K2N6. Ainsi, celui-ci se compose de deux atomes de potassium et six atomes d’azote, le tout formant un anneau.

Il faut savoir qu’habituellement, avec l’hydrogène et l’hélium, l’un des éléments générant souvent des explosions est l’azote. Or, l’azote se retrouve dans de très nombreux explosifs chimiques comme la poudre à canon et le TNT.

Pas encore de forme permettant une application pratique

L’explosion se produit suite à la formation de liaisons chimiques. En effet, l’atome d’azote (voir schéma ci-après) contient trois électrons non appariés et lorsque deux atomes d’azote se rencontrent, ils forment le gaz connu sous le nom de diazote (N2) qui génère de l’énergie. Bien que l’azote soit abondant dans l’atmosphère terrestre, l’attraction est si forte entre les atomes qu’ils ne rencontrent pas les autres éléments et se contentent généralement de flotter. En revanche, lorsque la pression est plus importante que la normale, leur explosivité se révèle.

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Crédits : Pumbaa / Wikimedia Commons

Pour créer leur nouvel explosif, les scientifiques ont porté un précurseur d’azote contenant du potassium à environ 450 000 fois la pression atmosphérique. Il a ensuite été chauffé à l’aide de puissants lasers infrarouges afin d’obtenir la synthèse d’un composé inédit. Le K2N6 est un matériau cristallin à l’éclat métallique, se composant de plusieurs anneaux d’azote pur en forme d’hexagone. Ces anneaux sont stables grâce à la présence de potassium s’intercalant entre chacun d’entre eux. Toutefois, les chercheurs expliquent que le matériau en question est stable sous des pressions environ 50 % moins fortes que celle effective lors de sa création.

Autrement dit, il n’existe pas encore de forme permettant une application pratique. La prochaine étape pour les scientifiques sera donc de trouver le moyen de maintenir le matériau stable à une pression normale, c’est-à-dire la pression atmosphérique. En cas d’évolution positive des travaux, il pourrait s’agir d’une véritable révolution dans le stockage de l’énergie ainsi que les matériaux propulseurs, notamment de fusées.