La recherche expérimentale sur la détection par pompe d'appareils laser à haute intensité marque le début d'un progrès clé !

Il est bien connu que la cinétique de réaction des matériaux contenant de l’énergie est un facteur clé pour déterminer les propriétés et la sécurité du souffle, mais la complexité du processus de réaction et le manque de moyens expérimentaux restent un défi majeur pour la recherche expérimentale et la modélisation fine. Afin de prédire avec précision les propriétés de détonation et de sécurité des matériaux contenant de l’énergie, il est crucial de clarifier leurs mécanismes de réaction et leurs processus cinétiques.
Les expériences pompe-sonde sur de grands dispositifs laser, en revanche, fournissent une variété de combinaisons flexibles de charges et de sondes pour étudier la cinétique de réaction et les processus cinétiques des explosifs puissants à grande échelle spatiale et temporelle.
Dans une revue récente publiée dans Energetic Materials Frontiers, un groupe de chercheurs chinois a présenté la recherche, les méthodes expérimentales avancées de pompe-sonde et les progrès réalisés dans les grands dispositifs laser.
Parmi les découvertes, l’équipe de scientifiques présente des résultats préliminaires sur les explosions hypermotrices, l’imagerie dynamique des flyers, la diffraction des rayons X des explosifs dynamiques et la dynamique des états excités. En outre, ils décrivent des méthodes permettant d’étudier la déformation interne, les transitions de phase et la dynamique ultrarapide sous chargement dynamique à haute résolution spatiale et temporelle, susceptibles de révéler la complexité de la dynamique des réactions explosives.
"Ces expériences représentent un défi majeur, car le développement d'une nouvelle génération de diagnostics in situ jusqu'à des longueurs millimétriques est crucial." Gen-bai Chu, premier auteur de l'article, a déclaré.
"Le but ultime des expériences pompe-sonde combinant des sondes optiques et à rayons X (ou autres particules) est d'obtenir une imagerie femtoseconde des réactions chimiques aux surfaces et interfaces des matériaux ou enfouies dans des échantillons compressés avec une résolution spatiale à l'échelle atomique."
Les auteurs ont identifié quatre étapes clés :
Premièrement, les explosifs de la taille du micron entraînent une plage de pression réglable allant de l’allumage à basse pression aux explosions hypermotrices chargées au laser.
Deuxièmement, l’imagerie aux rayons X transitoires à haute résolution permet d’étudier l’évolution microstructurale des explosifs à haute énergie sous chargement dynamique, ce qui est important pour l’optimisation des performances des feuilles explosives et pour la conception de nouveaux dispositifs d’initiation fiables.
Troisièmement, la structure cristalline, la fraction de phase, la taille des particules et les produits de réaction chimique des explosifs soumis à une charge dynamique sont des facteurs importants pour comprendre le mécanisme de détonation des explosifs.
Enfin, la spectroscopie laser ultrarapide permet l'étude des changements structurels, géométriques et chimiques sous excitation électronique ou vibratoire.
Chu conclut : « À l'avenir, les expériences pompe-sonde peuvent être utilisées pour étudier des réactions complexes impliquant des réactions chimiques et des effets de couplage d'ondes de choc afin d'obtenir des informations sur la rupture/formation de liaisons, les populations d'énergie locales et leur redistribution, les changements structurels et stœchiométriques, la séparation de phases, et dynamique sous chargement dynamique. ''