Синтезировано новое сверхтвердое алмазное стекло

Исследователи используют пресс с несколькими наковальнями, чтобы превратить фуллерен C60 в алмазное стекло, аналогично процессу преобразования графита в алмаз в аппарате высокого давления. Предоставлено: Инвэй Фэй.

Инвэй Фэй и Линь Ван из Карнеги были частью международной исследовательской группы, которая синтезировала новую сверхтвердую форму углеродного стекла с множеством потенциальных практических применений для устройств и электроники. Это самое твердое из известных стекол с самой высокой теплопроводностью среди всех стеклянных материалов. Их выводы опубликованы в Природа.


Когда дело доходит до понимания свойств материала, функция следует форме. То, как его атомы химически связаны друг с другом, и их результирующая структурная организация определяет физические свойства материала – как те, которые наблюдаются невооруженным глазом, так и те, которые выявляются только с помощью научных исследований.

Углерод не имеет себе равных по своей способности образовывать стабильные структуры – как по отдельности, так и в сочетании с другими элементами. Некоторые формы углерод высокоорганизованы, с повторяющимися кристаллическими решетками. Другие более беспорядочные, это качество называют аморфным.

Тип связки, удерживающей углеродный материал вместе, определяет его твердость. Например, мягкий графит имеет двумерные связи, а твердый алмаз имеет трехмерные связи.

«Синтез аморфного углеродного материала с трехмерными связями был давней целью», – пояснил Фей. «Уловка состоит в том, чтобы найти правильный исходный материал, который можно преобразовать под давлением».

«В течение десятилетий исследователи Карнеги были на переднем крае этой области, используя лабораторные методы для создания экстремальных давлений для производства новых материалов или имитации условий, обнаруженных глубоко внутри планет», – добавил Ричард Карлсон, директор лаборатории Земли и планет Карнеги.

Из-за его чрезвычайно высокая температура плавления, использовать алмаз в качестве отправной точки для синтеза алмазоподобного стекла невозможно. Тем не менее, исследовательская группа во главе с Бинбин Лю из Цзилиньского университета и Мингуан Яо – бывшим приглашенным ученым из Карнеги – совершила прорыв, используя форму углерода, состоящую из 60 молекул, образующих полый шар. Этот материал, получивший Нобелевскую премию, неофициально называемый бакиболом, был нагрет ровно настолько, чтобы разрушить его структуру, похожую на футбольный мяч, и вызвать беспорядок перед превращением углерода в кристаллический алмаз под давлением.

Команда использовала многопозиционный пресс большого объема для синтеза алмазоподобного стекла. Стекло достаточно велико для характеристики. Его свойства были подтверждены с использованием множества передовых методов исследования атомной структуры с высоким разрешением.

«Создание стекла с такими превосходными свойствами откроет двери для новых применений», – пояснил Фей. «Использование новых стеклянных материалов зависит от изготовления крупных изделий, что в прошлом было проблемой. более низкая температура на котором мы смогли синтезировать этот новый сверхтвердый алмаз стакан делает массовое производство более практичным ».


Недавно синтезированный углерод AM-III – самый твердый и прочный аморфный материал на сегодняшний день.


Больше информации:
Бингбин Лю, Сверхтвердый объемный аморфный углерод из сколлапсированного фуллерена, Природа (2021 г.). DOI: 10.1038 / s41586-021-03882-9

Цитата: Синтезировано новое сверхтвердое алмазное стекло (24 ноября 2021 г.), полученное 24 ноября 2021 г. с https://phys.org/news/2021-11-ultrahard-diamond-glass.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, воспроизведение какой-либо части без письменного разрешения запрещено. Контент предоставляется только в информационных целях.

See also  Apple теряет еще больше инженеров из своей автомобильной проектной команды

Leave a comment

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.