Revealing Solid Properties of High-energy-density Molecular Cocrystals from the Cooperation of Hydrogen Bonding and Molecular Polarizability
Revealing Solid Properties of High-energy-density Molecular Cocrystals from the Cooperation of Hydrogen Bonding and Molecular Polarizability
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通过氢键和分子极化率的配合揭示高能量密度分子共晶的固体性质
DOI：
10.1038/s41598-018-37500-y
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发表时间：
2019-02
影响因子：
4.6
通讯作者：
Jun CHEN
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
张蕾;Sheng Li Jiang;Yi Yu;Jun CHEN
在高能密度材料领域，长期以来对物理化学性质的理解主要基于分子结构，而对固体性质有显著影响的晶体堆积效应却鲜有涉及。在此，我们用量子化学方法预测了六种新型含能共晶体的固体性质，并考虑了晶体堆积效应。我们发现，氢键导致了分子极化率的增加，与原始晶体和纯气体晶体相比，氢键的合作显著改变了共晶体的固态性质。例如，通过将结合能比原始晶体提高19-41%来稳定多组分分子缔合，与纯晶体或气体相比较，提高了爆轰性能5-10%，降低了对外部刺激的敏感性。因此，共晶体的固体性质不是其组分的纯结晶性质的简单组合，在设计改进的功能共晶体时必须考虑多相分子耦合效应。
In the domain of high-energy-density materials, the understanding to physico-chemical properties has long been primarily based on molecular structures whereas the crystal packing effect that significantly affects solid properties has been seldom involved. Herewith we predict the solid properties of six novel energetic cocrystals by taking into account of the crystal packing effect using a quantum chemistry method. We discover that the hydrogen bonding causes an increase in the molecular polarizability and their cooperation significantly changes the solid-state nature of the cocrystals compared to the pristine crystal and the gas counterparts. For example, stabilizing the multi-component molecular association by increasing the binding energy by 19–41% over the pristine crystals, improving the detonation performance by 5–10% and reducing the sensitivity to external stimuli compared to their pure crystal or gas counterparts. Therefore, the solid nature of the cocrystal is not a simple combination of the pure crystalline properties of its components and the heterogeneous molecular coupling effects must be considered to design improved functional cocrystals.
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DOI：
--
发表时间：
2006
期刊：
Imprint
影响因子：
--
作者：
Colleen Glavinspiens
通讯作者：
Colleen Glavinspiens
DOI：
10.1107/s0365110x6600080x
发表时间：
1966-03
期刊：
Acta Crystallographica
影响因子：
--
作者：
H. Cady;A. Larson;D. Cromer
通讯作者：
H. Cady;A. Larson;D. Cromer
DOI：
10.1063/1.4971486
发表时间：
2015-06
期刊：
Bulletin of the American Physical Society
影响因子：
--
作者：
Roman Tsyshesvky;P. Pagoria;M. Kuklja
通讯作者：
Roman Tsyshesvky;P. Pagoria;M. Kuklja
影响因子：
--
作者：
C. Snyder;D. Chavez;Gregory H. Imler;E. Byrd;Philip W Leonard;D. Parrish
通讯作者：
C. Snyder;D. Chavez;Gregory H. Imler;E. Byrd;Philip W Leonard;D. Parrish
DOI：
10.1007/978-3-319-59208-4
发表时间：
2021
期刊：
Energetic Materials
影响因子：
--
作者：
Malgorzata Baranska
通讯作者：
Malgorzata Baranska