众所周知，含能材料的反应动力学是决定爆轰特性和安全性的关键因素，但反应过程的复杂性、实验手段的缺乏仍然是实验研究和精细建模的一个关键挑战。为了准确预测含能材料的爆轰和安全性能，明确其反应机理和动力学过程非常关键。
在大型激光设备上进行的泵-探针实验，则为在大时空范围内研究烈性炸药的反应动力学和动力学过程，提供了多种灵活的载荷和探针组合。
近日，发表在《高能材料前沿》(Energetic Materials Frontiers)上的一篇综述中，来自中国的一组研究人员概述了大型激光设备的研究、先进的泵浦探测实验方法和进展。
在研究成果中，科学家团队展示了超驱动爆炸、动态飞片成像、动态炸药x射线衍射和激发态动力学的初步结果。此外，他们概述了在高空间和时间分辨率下研究动态载荷下的内部变形、相变和超快动力学的方法，这些方法有可能揭示爆炸反应动力学的复杂性。
“这些实验代表了一个重大的挑战，因为开发新一代埃到毫米级长度的原位诊断是至关重要的。”论文第一作者Gen-bai Chu表示。
“结合光学和X射线（或其他粒子）探针的泵浦探针实验的最终目，标是实现在材料表面和界面或埋藏在压缩样品中的化学反应的飞秒成像，具有原子尺度的空间分辨率。”
作者确定了四个关键步骤：
01 首先，微米大小的炸药驱动一个可调的压力范围，从低压点火到激光加载的超驱动爆炸。 02 其次，高分辨率瞬态X射线成像技术可以研究高能炸药在动载作用下的微观结构演变，对炸药箔的性能优化以及新型可靠起爆装置的设计具有重要意义。 03 第三，炸药在动载作用下的晶体结构、相分数、粒度和化学反应产物是理解炸药起爆机理的重要因素。 04 最后，超快激光光谱学可以研究电子或振动激发下的结构、几何和化学变化。
Chu总结称：“展望未来，泵探实验可用于研究涉及化学反应和冲击波耦合效应的复杂反应，以深入了解键断裂/形成、局部能量种群及其再分配、结构和化学计量学的变化、相分离和动态载荷下的动力学。‘’