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The Mechanochemical Excitation of Crystalline LiN3

  • Mechanochemical reactions are driven by the direct absorption of mechanical energy by a solid (often crystalline) material. Understanding how this energy is absorbed and ultimately causes a chemical transformation is essential for understanding the elementary stages of mechanochemical transformations. Using as a model system the energetic material LiN3 we here consider how vibrational energy flows through the crystal structure. By considering the compression response of the crystalline material we identify the partitioning of energy into an initial vibrational excitation. Subsequent energy flow is based on concepts of phonon–phonon scattering, which we calculate within a quasi-equilibrium model facilitated by phonon scattering data obtained from Density Functional Theory (DFT). Using this model we demonstrate how the moments (picoseconds) immediately following mechanical impact lead to significant thermal excitation of crystalline LiN3, sufficient to drive marked changes in itsMechanochemical reactions are driven by the direct absorption of mechanical energy by a solid (often crystalline) material. Understanding how this energy is absorbed and ultimately causes a chemical transformation is essential for understanding the elementary stages of mechanochemical transformations. Using as a model system the energetic material LiN3 we here consider how vibrational energy flows through the crystal structure. By considering the compression response of the crystalline material we identify the partitioning of energy into an initial vibrational excitation. Subsequent energy flow is based on concepts of phonon–phonon scattering, which we calculate within a quasi-equilibrium model facilitated by phonon scattering data obtained from Density Functional Theory (DFT). Using this model we demonstrate how the moments (picoseconds) immediately following mechanical impact lead to significant thermal excitation of crystalline LiN3, sufficient to drive marked changes in its electronic structure and hence chemical reactivity. This work paves the way towards an ab initio approach to studying elementary processes in mechanochemical reactions involving crystalline solids.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Adam MichalchukORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Faraday Discussions
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.0 Abteilungsleitung und andere
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Royal Society of Chemistry
Erste Seite:1
Letzte Seite:20
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Ab initio simulation; DFT; Energetic materials; Mechanochemistry
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Infrastruktur
Infrastruktur / Security
Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1039/d2fd00112h
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-559310
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International
Datum der Freischaltung:10.10.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:10.10.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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