Хіміки з Великобританії і Туреччини розробили новий підхід до синтезу високоенергетичних або вибухових речовин, заснований на використанні металоорганічних каркасів. У ньому вони об'єднали окислювач і паливо, що зазвичай використовуються у вигляді суміші, в єдину супермолекулярну структуру, що забезпечує ідеальне змішування компонентів. Робота опублікована в журналі а коротко з нею можна ознайомитися в блозі Королівського Хімічного Товариства.
Як окислювач автори вибрали нітрати лужних і лужноземельних металів - ці речовини, селітри, традиційно використовувалися в порохових сумішах і багатьох інших класичних піротехнічних складах. Як правило, відновлювачем при цьому виступали порошки вуглецю (у вигляді вугілля), сірки або різні органічні речовини. У новій роботі органічна компонента виступала відразу в двох ролях: як паливо і як ребра молекулярного каркаса, що включає в себе окислювач.
Синтез нового матеріалу хіміки проводили змішуючи заміщені ароматичні дикарбонові кислоти і нітрати в органічному розчиннику. Процес самозбірки запускали додаванням основи - тріетиламіну. В результаті утворювався білий кристалічний порошок, енергетичні властивості якого досліджували автори.
Виявилося, що серед різних органічних компонент найбільш вираженим ефектом володіє фторована похідна фтальової кислоти. Авторам також вдалося пов'язати інтенсивність горіння матеріалу з його структурою. Наприклад, найбільш міцний каркас (з тетрафтортерефталевої кислоти) відповідав менш вираженому горінню, а фторовані похідні виявилися кращими кандидатами для використання в піротехніці, ніж незаміщені кислоти.
Дослідники підкреслюють, що запропонований підхід дозволяє дуже точно керувати структурою одержуваних матеріалів. А вона, в свою чергу, є визначальною для їх властивостей. За словами експерта в галузі високоенергетичних сполук, Нігеля Девіса, подібні металоорганічні каркаси можуть стати кандидатами на роль ініціюючих вибухових речовин, оскільки в них можна домогтися високої інтенсивності хімічних реакцій навіть у грамових кількостях. Однак, властивості нових матеріалів ще недостатньо вивчені і потребують уточнення, зокрема, ще невідома їх чутливість і стійкість до тертя.
Це не перша спроба синтезу високоенергетичних каркасів. У 2013 році група китайських вчених синтезувала комплекс срібла, що володіє каркасною структурою, але він не володів вираженим поділом на окислювальні і відновлювальні компоненти, до того ж, використаний хіміками азотистий ліганд складний в отриманні, на відміну від похідних фталевої кислоти.