Ученые синтезировали стекло с твердостью алмаза
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.
Реклама
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.
