Un AFM "chauffant" pour l’étude de matériaux explosifs

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Des chercheurs du Georgia Institute of Technology en collaboration avec une équipe du Texas Tech University ont utilisé une pointe d’AFM équipée d’une résistance thermique pour étudier le comportement à l’échelle du nanomètre de molécules explosives sous l’effet d’un chauffage "nanométrique". Grâce à une résistance en silicium solidaire du cantilever, les chercheurs sont capables de chauffer une surface sur quelques nanomètres jusqu’à 1000°C avec une précision de 1°C. Cette technique permet d’étudier les phénomènes de liquéfaction, d’évaporation ou de décomposition à l’échelle des molécules. Elle s’avère particulièrement utile pour l’étude des matériaux explosifs dont les performances dépendent fortement de facteurs à l’échelle du nanomètre comme la taille des cristaux et le vide entre chaque cristal. La compréhension des phénomènes prenant place au sein de ces matériaux lors du chauffage doit permettre de mieux contrôler leur comportement. Parmi les matériaux étudiés, les chercheurs se sont intéressés en particulier au Pentaerythritol Tetranitrate (PETN), un explosif utilisé par l’industrie minière. En faisant varier la température du cantilever qu’ils déplacent sur la surface étudiée, les chercheurs ont été capables de cartographier les paramètres de liquéfaction, évaporation et de décomposition en fonction de la température et sur des surfaces allant de la centaine de nanomètres jusqu’à quelques micromètres. En contrôlant le déplacement de la pointe d’AFM, les scientifiques sont capables de recondenser le matériau sous forme solide et d’en changer significativement la structure cristalline originale, et ainsi de modifier les propriétés explosives. Les vides qui séparent les cristaux sont d’un intérêt particulier car ce sont les "points chauds" à l’origine de la détonation : sous l’effet du stimulus extérieur, ils subissent une forte hausse de température et de pression qui déclenche le processus d’explosion. Par ailleurs, les scientifiques ont observé que la taille des cristaux s’agrandissait avec le temps, phénomène responsable de la dégradation des qualités explosives. Au-delà de l’étude de matériaux explosifs, cet AFM chauffant peut devenir un nouvel outil très intéressant permettant d’étudier à l’échelle nanométrique les propriétés thermiques de nombreux matériaux.

Source :

Georgia Institute of Technology - http://gtresearchnews.gatech.edu/newsrelease/nanodectonics.htm

Rédacteur :

Remi Delville deputy-phys.mst@consulfrance-houston.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….