Molecular properties of energetic materials and the use of quantumchemical methods for their determination

Energetiske materialer har svært mange bruksområder med relevans for forsvarssektoren, etter-som både drivstoff og eksplosiver faller innenfor denne kategorien. For å sikre trygg håndtering av slike materialer er det essensielt å vite hvor sensitive de er for ulike typer påvirkning, som for eksempel slag eller temperaturforandringer. I denne rapporten blir sensitivitetsproblemet sett på fra ulike vinkler ved hjelp av kvantekjemiske metoder, som kan komplettere og til en viss grad erstatte laboratorieforsøk. Viktige temaer inkluderer bestemmelse av overgangstilstander, maskinlæring som et kvantekjemisk verktøy, og aminogruppens dempende effekt på sensitiviteten til nitrobaserte eksplosiver. I sammenheng med sistnevnte ble to etenderivater, samt deres korresponderende anioner, undersøkt og sammenliknet. Programvaren Gaussian 09 benyttes for tetthetsfunksjonalteoretiske beregninger på C–NO2-dissosiasjonsenergier, bindingslengder og partialladninger. Resultatene indikerer at Z-1-amino-2-nitroeten er mindre sensitiv enn nitroeten, grunnet økt grad av konjugasjon i systemet – og muligens hydrogen-bindinger. Ut fra beregningsresultatene knyttet til anionene forventes det at detonasjon vil skje ved lavere temperaturer i de tilfellene der elektriske gnister kan forekomme. Geometrien til en overgangstilstand for nitrobenzen, identifisert i litteraturen, blir bekreftet gjennom en frekvens-beregning. Nevrale nettverk og SchNetPack (en programpakke for å kunne anvende dyplæring på atomistiske systemer) blir diskutert, men videre arbeid med dette behøves for å få fram nyttige resultater