Comprender las características físicas y químicas de los materiales energéticos en condiciones extremas es fundamental para su uso seguro y eficiente. Las transiciones de fase de alta presión en tales materiales pueden causar cambios significativos en sus propiedades de iniciación y rendimiento de detonación, lo que requiere estudios estructurales detallados.

La evolución estructural a alta presión del CL-20 es de especial interés por su alto contenido de densidad energética, lo que lo abre a ser un material importante en futuras aplicaciones. Sin embargo, El trabajo experimental previo solo determinó la ecuación de estado hasta aproximadamente 7 GPa (70, 000 atmósferas de presión).

Los investigadores de LLNL han investigado la estabilidad de fase de alta presión a temperatura ambiente de ε-CL-20, el polimorfo más estable y de mayor densidad, a presiones cinco veces superiores a las realizadas anteriormente mediante difracción de rayos X de polvo de sincrotrón.

Autor principal de la investigación, Samantha Clarke, explica "al utilizar el alto flujo disponible en las fuentes modernas de sincrotrón, somos capaces de sondear ε-CL-20 a presiones mucho más altas y encontrar que la fase ambiental permanece estable tras la compresión a la presión más alta alcanzada ".

Los experimentos de difracción se realizaron en la línea de luz de HPCAT en la fuente de fotones avanzada, Laboratorio Nacional Argonne. La investigación aparece en JANNAF Journal of Propulsion and Energetics .

Un hallazgo intrigante del proyecto fue que la compresibilidad de cada uno de los ejes es similar en todo el rango de presión, a diferencia de muchos otros compuestos energéticos; esto se atribuyó a la estructura en forma de jaula de la molécula. El equipo determinó la ecuación experimental de los parámetros de estado a partir de los datos de difracción, que coinciden muy bien con los valores calculados. El líder del grupo, Richard Gee, dirigió los cálculos de la teoría funcional de la densidad y dijo:"La excelente concordancia entre los datos experimentales y modelados destaca la fuerza de tales esfuerzos combinados".