Obloukové tavení a struktura diboridu manganu. Kredit: Brian Busher / University at Albany.

Chemický pohon raket zůstává jedním ze slabých míst klasických letů na orbitu. Chemici University at Albany na tom zapracovali a syntetizovali novou vysoce energetickou sloučeninu pro směsi pevných raketových paliv, která by mohla přinést průlom do kosmických letů, především pokud jde o jejich efektivitu.

Příprava obloukového tavení. Kredit: Brian Busher / University at Albany.

Po zážehu tato látka uvolní ve srovnání se současnými raketovými palivy více energie v poměru k její hmotnosti a objemu. V případě raketového pohonu to znamená, že pro kosmický let o určité délce a s určitým nákladem spálí raketa méně paliva. Tím vznikne prostor pro úspory nebo naopak pro rozšíření nákladu nebo třeba paliva.

Michael Yeung. Kredit: Brian Busher / University at Albany.

Jak říká vedoucí výzkumného týmu Michael Yeung, v nosných raketách je prostor velice vzácný. Každý centimetr musí být využit co nejvíce efektivně a všechno v raketě musí být tak extrémně lehké, jak je jenom možné. Použití paliva s jejich novou látkou by znamenalo celkově méně paliva. To by uvolnilo místo pro další vybavení a přístroje.

Novou syntetizovanou látkou je diborid manganu MnB₂, který je o více než 20 procent více energetický vzhledem k hmotnosti paliva a zhruba o 150 procent energetičtější, pokud jde o objem – ve srovnání s hliníkem, který se v současnosti používá jako zásadní složka pevných raketových paliv. Diborid manganu je přitom nejen vysoce energetický, ale také velmi bezpečný. Hoří jedině v přítomnosti zapalovacího činidla, jako je třeba kerosin.

Syntéza čistého diboridu manganu představuje významný úspěch. Není to vůbec snadné. Reakce vyžaduje extrémní teplotu, která vzniká při obloukovém tavení (arc melter). Nejprve se slisuje práškovitý mangan a bor do pelety, která se umístí do komory z vyztuženého skla. Zařízení pro obloukové tavení zahřívá peletu elektrickým výbojem na žhavých 3 000 °C. Roztavený materiál se nakonec rychle ochladí, aby vznikla požadovaná struktura. Ta zahrnuje nevelkou deformaci, která ale obsahuje značné množství energie. Kdy asi poletí diborid manganu do vesmíru?

Video: Yeung Lab Spotlight: Creating New Compounds with Arc Melting

Video: Chen Lab Spotlight: Modeling Molecules for Materials Discovery

Literatura

University of Albany 27. 8. 2025.

Journal of the American Chemical Society online 2. 5. 2025.