Дослідники використовують поршень з кількома ковадлами, щоб перетворити фулерен C60 в алмазне скло, подібно до процесу перетворення графіту в алмаз у пристрої високого тиску. Авторство: фото Інвея Фея
Це найтвердіше скло з відомих, яке має найвищу теплопровідність серед усіх скляних матеріалів.
Інвей Фей і Лін Ван з Університету Карнегі були частиною міжнародної дослідницької групи, яка синтезувала нову форму надтвердого вуглецевого скла з широким спектром потенційних практичних застосувань для пристроїв та електроніки. Це найтвердіше скло з відомих, яке має найвищу теплопровідність серед усіх скляних матеріалів. Їхні висновки були опубліковані в темпераментний характер.
Функція слідує за формою, коли справа доходить до розуміння властивостей речовини. Те, як його атоми хімічно пов’язані один з одним, і їх структурне розташування визначає фізичні якості речовини – як ті, які можна спостерігати неозброєним оком, так і ті, які виявляються лише науковими дослідженнями.
Карбон не має собі рівних у своїй здатності утворювати стійкі структури – окремо та в поєднанні з іншими елементами. Деякі форми вуглецю мають високу структуру з повторюваними кристалічними ґратами. Інші більш невпорядковані, прикметник називається аморфним.
Тип зв’язку, який утримує матеріал на основі вуглецю, визначає його твердість. Наприклад, м’який графіт має двовимірні зв’язки, а твердий алмаз — тривимірні.
«Синтез аморфного вуглецевого матеріалу з тривимірними зв’язками був довгостроковою метою», – пояснив Фей. «Хотр полягає в тому, щоб знайти правильний вихідний матеріал для трансформації за допомогою тиску».
«Протягом десятиліть дослідники Карнегі були в авангарді галузі, використовуючи лабораторні методи для створення екстремального тиску для виробництва нових матеріалів або імітації умов, знайдених глибоко на планетах», — додав директор Землі Карнегі та планетарної лабораторії Річард Карлсон.
Через його надзвичайно високу температуру плавлення неможливо використовувати алмаз як вихідну точку для створення алмазоподібного скла. Тим не менш, дослідницька група на чолі з Бінбін Лю з Університету Цзілінь і Мінгуан Яо – колишній запрошений дослідник з Університету Карнегі – досягла значних успіхів, використовуючи форму вуглецю, що складається з 60 молекул, організованих так, щоб утворити порожнисту сферу. Цей лауреат Нобелівської премії матеріал, який неофіційно називають бакіболом, був достатньо нагрітий, щоб розбити його футбольну структуру, щоб спричинити хаос, перш ніж перетворити вуглець на кристалічний діамант під тиском.
Команда використовувала великогабаритний багатоканальний прес для виготовлення діамантоподібного скла. Скло досить велике для характеристики. Його властивості були підтверджені за допомогою різноманітних передових методів високої роздільної здатності для дослідження атомної структури.
«Створення скла з цими чудовими властивостями відкриє двері для нових застосувань», – пояснила Фей. Використання нових скляних матеріалів покладається на виготовлення великих шматків, що було проблемою в минулому. Відносно низька температура, при якій ми змогли виготовити це нове ультратверде алмазне скло, робить масове виробництво більш практичним. “
Довідка: «Ультратвердий аморфний вуглець із фулерену, що згорнувся» Юйчен Шан, Чжаодун Лю, Цзяцзюнь Донг, Мінгуан Яо, Чженьсін Ян, Цюаньцзюнь Лі, Чунгуан Чжай, Фангрен Шень, Сююань Хоу, Лін Ван, Няньцян Чжан, Рон Чжан Фу, Jianfeng Ji, Xingmin Zhang, He Lin, Yingwei Fei, Bertil Sundqvist, Weihua Wang, Bingbing Liu, 24 листопада 2021 р., темпераментний характер.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03882-9
Ця робота була фінансово підтримана Національною програмою досліджень і розробок Китаю, Національним фондом природничих наук Китаю та Китайським фондом докторантури.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
