در یک ماده منفجره ایده آل، حداکثر قدرت انفجاری و حداکثر پایداری در حین حمل و نقل و ذخیره سازی الزاماً باید متعادل باشد. علاوه بر این، باید حداکثر چگالی انرژی شیمیایی، حداقل هزینه تولید و ترجیحاً ایمنی محیطی را داشته باشد. دستیابی به این آسان نیست، بنابراین، در طول تحولات در این زمینه، به عنوان یک قاعده، آنها فرمول های قبلاً اثبات شده - هگزوژن، TNT، هگزانیتروستیلبن، پنتریت و موارد مشابه - را می گیرند و سعی می کنند ویژگی مورد نظر را بدون به خطر انداختن بقیه بهبود بخشند. اتصالات جدید به ندرت ایجاد می شوند.
یک استثنای جالب از این قانون ممکن است hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL-20) باشد که آماده ورود به لیست محبوب ترین مواد منفجره است. اولین بار در سال 1986 در کالیفرنیا سنتز شد (از این رو CL در نام کوتاه شده است). انرژی شیمیایی یک ماده در متراکم ترین شکل موجود است. امروزه CL-20 به صورت تجاری توسط چند شرکت تولید می شود و قیمتی بالغ بر 1300 دلار در هر کیلوگرم دارد. با این حال، به گفته کارشناسان، در صورت انتقال به سنتز در مقیاس بزرگ، هزینه 5-10 برابر کاهش می یابد.
امروزه یکی از موثرترین مواد منفجره نظامی HMX است که در بارهای پلاستیکی استفاده می شود. هزینه HMX حدود 100 دلار به ازای هر کیلوگرم است. اما CL-20 قدرت بسیار بیشتری را نشان می دهد: در آزمایش های نفوذ از طریق بلوک های فولادی، 40 درصد موثرتر بود. این توان به دلیل سرعت انفجار بیشتر (9660 متر در ثانیه در مقابل 9100) و چگالی بیشتر ماده (2,04 در مقابل 1,91 گرم بر سانتی متر مکعب) تأمین می شود.
چنین قدرت باورنکردنی این امکان را فراهم می کند که باور کنیم CL-20 به ویژه در هنگام استفاده با سیستم های رزمی فشرده مانند پهپادهای مدرن مفید خواهد بود. با این حال، به شوک ها و شوک ها بسیار حساس است - بسیار شبیه پنتریت، ترکیبی که حساس ترین مواد منفجره امروزی است. در ابتدا تصور می شد که CL-20 می تواند همراه با چسب های پلاستیکی (نسبت 9:1) استفاده شود، با این حال، در حالی که خطر انفجار را کاهش می دهد، قدرت انفجار به طور موازی کاهش می یابد.
ساختار مولکولی CL-20
در یک کلمه история CL-20 که در دهه 1980 کار خود را آغاز کرد، تا کنون خیلی خوب ظاهر نشده است. اما شیمیدانان به آزمایش CL-20 ادامه می دهند. یکی از این شیمیدانان، پروفسور آمریکایی آدام ماتزگر (آدام ماتزگر) بود که به نظر می رسد هگزانیتروهگزاازایزوورتزیتان تحت رهبری او به شکل قابل قبولی بهبود یافته است. دانشمندان سعی کردند نه ساختار ماده، بلکه شکل آن را تغییر دهند.
در اینجا باید گفت که اگر 7 کریستال از دو ماده مختلف را بگیریم، یک مولکول کریستال منفرد با همسایگانی که هست احاطه می شود. در عین حال، خواص مخلوط چیزی در بین خواص هر دو ماده به شکل خالص آنها است. ماتزگر و همکارانش در عوض سعی کردند از روش کریستالیزاسیون مشترک از یک محلول مشترک استفاده کنند - بنابراین، بلورهای مولکولی به دست آمد که حاوی هر دو ماده به طور همزمان هستند: 2 مولکول CL-20 و 1 مولکول HMX.
پس از مطالعه خواص این ترکیب، دانشمندان دریافتند که سرعت انفجار 9480 متر در ثانیه است - یعنی جایی در وسط سرعت HMX و CL-20 در شکل خالص آن. از سوی دیگر، پایداری تقریباً مشابه HMX خالص است (نویسندگان بر این باورند که این امر به دلیل تشکیل پیوندهای هیدروژنی اضافی بین دو نوع مولکول و تثبیت مولکول CL-20 حاصل می شود). علاوه بر این، چگالی کریستال تقریباً 20 درصد بیشتر از چگالی HMX است. این باعث می شود که مخلوط موثرتر باشد. به عبارت دیگر، چنین کریستالی در مقایسه با HMX، یک پیشرفت قابل توجه و یک نامزد امیدوار کننده برای نقش "بهترین ماده منفجره در جهان" است.