به گزارش خبرگزاری ایمنا، گروهی از شیمی‌دانان دانشگاه آلبانی به سرپرستی مایکل یئونگ ترکیب جدیدی غنی از بور عرضه کرده‌اند که می‌تواند در آینده به‌عنوان سوختی با چگالی انرژی بسیار بالاتر در سامانه‌های پیشرانش جامد به‌کار رود. این ترکیب جدید، منگنز دی‌بورید (MnB₂)، براساس آزمایش‌ها حدود ۲۰ دردصد انرژی بیشتر به‌ازای جرم و نزدیک به ۱۵۰ درصد انرژی بیشتر به‌ازای حجم نسبت به آلومینیوم مورد استفاده در بوسترهای موشک‌های فعلی فراهم می‌کند.
مایکل یئونگ، استادیار شیمی و رهبر این پروژه، می‌گوید «در فضاپیماها فضا و وزن در اولویت‌اند. اگر بتوانیم سوختی کارآمدتر درست کنیم، به فضای کمتری برای ذخیره سوخت نیاز خواهد بود و امکان حمل تجهیزات و نمونه‌های بیشتر فراهم می‌گردد.» پژوهشگران می‌گویند اگر این ماده در پیشران‌ها به‌کار رود، می‌توان همان مدت پرواز یا حمل بار را با حجم و جرم سوخت کمتر تأمین کرد.
ساختار «فشرده» و فرایند تهیه
ساخت MnB₂ نیازمند دماهای بسیار بالا و تجهیزات خاصی به‌نام «آرک ملر» است، پژوهشگران پودرهای منگنز و بور را پرس کرده و در محفظه‌ای قرار می‌دهند؛ سپس جریان الکتریکی باریکی با دمای حدود ۳۰۰۰ درجه سلسیوس (بیش از ۵۰۰۰ درجه فارنهایت) ایجاد می‌شود تا ماده ذوب شود و سپس با سردسازی سریع ساختار اتمیِ غیرمتعارفی قفل می‌گردد. این فرایند باعث می‌شود اتم مرکزی منگنز با تعداد بیش‌ازحدی از همسایه‌ها پیوند برقرار کند و ساختاری «فشرده» و تحت‌تنش شبیه فنر ایجاد شود که انرژی بالقوه بالایی در خود ذخیره دارد.
دانشجوی دکترای یئونگ، جوزف دون، درباره دشواری‌های تولید چنین ترکیباتی گفت که پیش‌تر این خانواده ترکیبات تنها در حد فرضیه بودند و فناوری‌های جدید امکان سنتز آن‌ها را فراهم کرده است، او افزود که تولید خالص منگنز دی‌بورید خود دستاوردی مهم است که اکنون راه را برای آزمون‌های تجربی و کاربردی باز می‌کند.
مدل‌سازی‌های مولکولی که توسط گِرِگوری جان، دانشجوی دیگر آزمایشگاه، با همکاری آلن چِن انجام شد، نشان می‌دهد ساختار MnB₂ دارای «اعوجاج» یا «دِفُرمِیشن» است (کجی‌های کوچکی در شبکهٔ شش‌ضلعی اطراف) که به‌عنوان مخزن انرژی عمل می‌کنند، جان این اعوجاج را معیاری برای سنجش انرژی ذخیره‌شده در ماده دانست و به تشبیهی اشاره کرد «همچون ترامپولینی که با گذاشتن وزنی در مرکزش کشیده می‌شود؛ وقتی آن وزن برداشته شود، انرژی آزاد می‌شود.»
ایمنی و کاربردهای فراتر از پیشرانش
اگرچه MnB₂ بسیار پرانرژی است، پژوهشگران تأکید دارند که این ماده تا زمانی که با عامل احتراق (همچون کرزین) مواجه نشود، پایدار و ایمن باقی می‌ماند، اعضای تیم همچنین به پتانسیل‌های کاربردیِ فراتر از سوخت موشکی اشاره کرده‌اند، بهبود مبدل‌های کاتالیستی خودروها و استفاده به‌عنوان کاتالیست در فرایندهای تجزیهٔ پلاستیک، که می‌تواند در کاهش پسماندهای پلاستیکی مفید باشد.
آلن چِن، استاد همکار، در توصیف انگیزه کلی این پژوهش گفت که کشف و ساخت ترکیبات بور-محور می‌تواند خواص غیرمنتظره و ارزشمندی را بگشاید و این دنبال‌کردن کنجکاوی‌های بنیادی علمی گاهی به کاربردهای خوشایند و غیرمنتظره می‌انجامد، یئونگ که به‌هنگام تحصیل در UCLA نخستین مواجهه‌اش با ترکیبات مرتبط را تجربه کرده، به یاد می‌آورد زمانی که ماده‌ای جدید ساخت و به‌جای سختی مورد انتظار، شروع به گرم شدن و تابیدن رنگ نارنجی کرد؛ همان تجربه باعث شد کنجکاوی او نسبت به «پرانرژی» بودن برخی ترکیبات بور برانگیخته شود، کنجکاوی‌ای که اکنون به سنتز و ارزیابی MnB₂ انجامیده است، پژوهش حاضر در مجلهٔ Journal of the American Chemical Society منتشر شده و محققان می‌گویند بررسی‌های بیشتر برای ارزیابی عملکرد عملی، سازگاری با سامانه‌های پیشرانش و ایمنی صنعتی ضروری است.