科學家發現「魔法分子」：爆炸威力直逼TNT的全新碳氧化合物

俄羅斯斯科爾科沃科技研究院（Skoltech）的科學家們近期在理論研究中，發現了超過200種具有高能量潛力的碳氧化合物，其中某些化合物的爆炸威力甚至可媲美傳統的TNT炸藥。這項突破性研究為非氮基炸藥的開發開闢了新途徑，並在能源、太空探索與化學研究等領域展現巨大應用潛能。

這項發表於《Materials Today Energy》期刊的研究，獲得俄羅斯科學基金會支援。研究團隊深入探討了碳原子與氧原子結合形成的各種分子結構，遠遠超出我們熟知的二氧化碳和一氧化碳。令人驚豔的是，其中數十種過去從未被發現的分子，其爆炸能量竟可達到TNT的75%以上。

這些被歸類為「高能量密度材料」的化合物，每單位質量能釋放出驚人的化學能量。研究主要作者、材料科學碩士生Elizaveta Vaneeva解釋：「傳統高能量材料多基於氮化學，因為氮原子在反應中會形成極穩定的N₂分子，同時釋放大量能量。但我們發現，某些碳氧化合物分解時產生的能量，竟可達到TNT的81%。」

研究團隊共發現224種碳氧化合物，其中僅78種曾被文獻記載。特別值得關注的是C₄O₈、C₄O₉、C₆O₁₂和C₆O₁₃等32種具有合成潛力的化合物，它們的能量釋放效率都在TNT的75%以上，其中C₄O₉更以81%的表現最為突出。

研究主持人Artem R. Oganov教授指出：「這項研究顛覆了傳統認知。我們發現分子化學的變化性遠超過晶體結構，但並非所有理論上可能的分子都能在自然界中穩定存在。透過『魔法數字』概念，我們成功預測出哪些分子結構具有實際形成的可能性。」

這類碳氧化合物在鋰離子電池電極材料、大氣化學、生化研究等領域都極具應用價值。它們不僅存在於常見燃料（如煤油、乙醇）的燃燒產物中，也可能存在於星際介質和行星大氣層內，成為天體物理學研究的新目標。

這項名為〈探索碳氧化合物的多樣性及其作為高能量密度材料的潛力〉的研究，由Elizaveta E. Vaneeva等人共同完成，已於2025年2月6日發表，為這個長期被忽略的研究領域帶來嶄新視野。