Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Наука

Ученые синтезировали стекло с твердостью алмаза

National Geographic Россия
25 ноября 2021
001.jpg
Исследователи использовали пресс с несколькими наковальнями, чтобы превратить фуллерен C60 в алмазное стекло, аналогично процессу преобразования графита в алмаз в аппарате высокого давления
Фото: Yingwei Fei
Они обещают, что новый материал найдет множество применений.

Международная исследовательская группа во главе со специалистами из Института науки Карнеги в Вашингтоне синтезировала новую сверхтвердую форму углеродного стекла с множеством потенциальных практических применений для устройств и электроники. Они сообщают, что это самое твердое из известных стекол с самой высокой теплопроводностью среди всех стеклянных материалов.

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

Тип связки, удерживающей углеродный материал вместе, определяет его твердость. Например, мягкий графит и твердый алмаз имеют разный тип связей между своими атомами.

«Синтез нового аморфного углеродного материала был давней целью ученых. Уловка состоит в том, чтобы найти правильный исходный материал, который можно преобразовать под давлением. В течение десятилетий исследователи Карнеги балансировали на пороге этой области. Мы используем лабораторные методы для создания экстремального давления, что позволяет производить новые материалы или имитировать условия, обнаруженные глубоко внутри планет», – Ричард Карлсон, соавтор разработки.

Ученые не могли использовать алмаз в качестве отправной точки для синтеза алмазоподобного стекла из-за его чрезвычайно высокой температуры плавления. На выручку исследователям пришел фуллерен, молекулярное углеродное соединение, за открытие которого двум американским и одному британскому химикам в 1996 году была вручена Нобелевская премия. 

Фуллерен, который также неофициально называют бакиболом, представляет собой многогранник, составленный из трехкоординированных атомов углерода, вместе образующий молекулярный полый шар. В данном случае ученые использовали фуллерен С60, состоящий из 60 молекул. 

Фуллерен нагревался до тех пор, пока его структура не разрушалась, после чего углерод под давлением превращался в кристаллический алмаз. Для синтеза алмазоподобного стекла использовался многопозиционный пресс большого объема.

«Создание стекла с такими превосходными свойствами откроет двери для новых применений. Использование новых стеклянных материалов связано с изготовлением крупных изделий, что было проблемой в прошлом. Сравнительно более низкая температура, при которой мы смогли синтезировать это новое сверхтвердое алмазное стекло, сделает его массовое производство более простым», – заключает соавтор разработки Инвэй Фэй. 

рекомендации
Карта, Россия

Ветер крепчает: как создаются российские ветропарки

Сайгак

Сайгаки: ликбез о степных антилопах

Снежинка

Взятие зимнего: зачем ехать в Петербург в холодный сезон

Монеты, деньги

Карта, деньги и идеальное путешествие этой зимы