Cercetările experimentale privind detectarea prin pompe a dispozitivelor laser de înaltă intensitate marchează progrese cheie!

Este bine cunoscut faptul că cinetica de reacție a materialelor care conțin energie este un factor cheie în determinarea proprietăților și siguranței exploziei, dar complexitatea procesului de reacție și lipsa mijloacelor experimentale rămân o provocare cheie pentru cercetarea experimentală și modelarea fină. Pentru a prezice cu exactitate proprietățile de detonare și de siguranță ale materialelor care conțin energie, este crucial să se clarifice mecanismele de reacție și procesele cinetice ale acestora.
Experimentele pompă-sondă pe dispozitive laser mari, pe de altă parte, oferă o varietate de combinații flexibile de încărcare și sondă pentru a studia cinetica reacției și procesele cinetice ale explozivilor puternici la o scară spațială și temporală mare.
Într-o recenzie recentă publicată în Energetic Materials Frontiers, un grup de cercetători din China a subliniat cercetările, metodele experimentale avansate cu pompă-sondă și progresele în dispozitivele laser mari.
Printre descoperiri, echipa de oameni de știință prezintă rezultate preliminare privind exploziile hiperconduse, imagistica dinamică a fluturașilor, difracția de raze X a explozivilor dinamici și dinamica stării excitate. În plus, ei schițează metode pentru a studia deformarea internă, tranzițiile de fază și dinamica ultrarapidă sub încărcare dinamică la rezoluție spațială și temporală mare, care au potențialul de a dezvălui complexitatea dinamicii reacțiilor explozive.
„Aceste experimente reprezintă o provocare majoră, deoarece dezvoltarea unei noi generații de diagnostice in situ până la lungimi de milimetri este crucială”. Gen-bai Chu, primul autor al lucrării, a spus.
„Scopul final al experimentelor cu sondă cu pompă care combină sonde optice și cu raze X (sau alte particule) este de a realiza imagistica în femtosecundă a reacțiilor chimice la suprafețele și interfețele materialelor sau îngropate în probe comprimate cu rezoluție spațială la scară atomică”.
Autorii au identificat patru pași cheie:
În primul rând, explozivii de mărime micron conduc un interval de presiune reglabil, de la aprindere la presiune joasă până la explozii hiperconduse cu laser.
În al doilea rând, imagistica cu raze X tranzitorii de înaltă rezoluție permite studiul evoluției microstructurale a explozivilor de înaltă energie sub încărcare dinamică, ceea ce este important pentru optimizarea performanței foliilor explozive și pentru proiectarea unor dispozitive de inițiere noi, fiabile.
În al treilea rând, structura cristalină, fracția de fază, dimensiunea particulelor și produsele de reacție chimică a explozivilor sub încărcare dinamică sunt factori importanți în înțelegerea mecanismului de detonare a explozivilor.
În cele din urmă, spectroscopia laser ultrarapidă permite studiul modificărilor structurale, geometrice și chimice sub excitație electronică sau vibrațională.
Chu concluzionează: „Privind în viitor, experimentele cu pompă-sondă pot fi folosite pentru a studia reacții complexe care implică reacții chimice și efecte de cuplare a undelor de șoc pentru a obține informații despre ruperea/formarea legăturilor, populațiile locale de energie și redistribuirea acestora, modificări structurale și stoichiometrice, separarea fazelor, și dinamică sub încărcare dinamică. ''