AFM-microscoop blaast kristallen op...en wel letterlijk

Analysetechnieken op nanometerschaal maken het mogelijk om de ontleding van explosieve materialen op moleculaire schaal te bestuderen. Uiteindelijk kan dat leiden tot betere en vooral veiligere explosieven, zo stellen onderzoekers vanGeorgiaTech en Texas Tech in het tijdchrift Nano Letters.

De onderzoekers gebruiken een aangepaste tip van een atomic force-microscoop (AFM) om het materiaal zeer lokaal te verhitten. In de tip zit een weerstandsdraadje dat kan opwarmen tot zo’n duizend graden Celsius, waarbij de temperatuur tot op één graad nauwkeurig is te controleren.

Met die tip kun je tevens onderzoeken wat de kristalstructuur van een explosief is, en hoe groot de gaten in de structuur zijn. Algemeen wordt aangenomen dat die gaten essentieel zijn voor de explosieve kracht, omdat er zich druk in kan opbouwen.

Als proefexplosief werd een zeer dunne, kristallijne film gebruikt van pentaerythritol-tetranitraat (PETN). Ze konden precies nagaan hoe het materiaal smelt, verdampt en ontleedt, en hoe de kristalstructuur verandert als het materiaal te lang blijft liggen.

Het grote voordeel van de AFM-analyse is overiges dat hij zo weinig explosief gebruikt dat het niet gevaarlijk is. Volgens mede-auteur Brandon Weeks (Texas Tech) is de benodigde hoeveelheid PETN zelfs een factor duizend lager dan de kritische massa die je nodig hebt voor een explosie.

bron: GeorgiaTech