Wyprodukowano nowe ultratwarde szkło diamentowe

Yingwei Fei i Lin Wang z Carnegie University byli częścią międzynarodowego zespołu badawczego, który zsyntetyzował nową formę ultratwardego szkła węglowego o szerokim zakresie potencjalnych praktycznych zastosowań w urządzeniach i elektronice. Jest to najtwardsze szkło znane z najwyższej przewodności cieplnej spośród wszystkich materiałów szklanych. Ich odkrycia zostały opublikowane w charakter temperamentu.

Funkcja podąża za formą, jeśli chodzi o zrozumienie właściwości materii. To, w jaki sposób atomy są ze sobą powiązane chemicznie i wynikający z nich układ strukturalny, określa fizyczne właściwości substancji – zarówno te, które można zaobserwować gołym okiem, jak i te ujawnione jedynie przez badania naukowe.

Węgiel jest niezrównany w swojej zdolności do tworzenia stabilnych struktur – samodzielnie iw połączeniu z innymi pierwiastkami. niektóre formy węgiel Silnie ustrukturyzowany, z częstymi sieciami krystalicznymi. Inne są bardziej nieuporządkowane, przymiotnik zwany amorficznym.

Rodzaj wiązania, które łączy materiał na bazie węgla, determinuje jego twardość. Na przykład miękki grafit ma wiązania dwuwymiarowe, a twardy diament ma wiązania trójwymiarowe.

„Synteza amorficznego materiału węglowego z trójwymiarowymi wiązaniami była celem długoterminowym” – wyjaśnił Fay. „Sztuką jest znalezienie odpowiedniego materiału wyjściowego do transformacji za pomocą przyłożonego ciśnienia”.

„Od dziesięcioleci badacze Carnegie są w czołówce, wykorzystując techniki laboratoryjne do generowania ekstremalnych ciśnień w celu wytworzenia nowych materiałów lub symulacji warunków znalezionych głęboko w planetach” – dodał Richard Carlson, dyrektor Carnegie Earth and Planetary Laboratory.

Z jego powodu też wysoka temperatura topnieniaNiemożliwe jest użycie diamentu jako punktu wyjścia do produkcji szkła podobnego do diamentu. Jednak zespół badawczy kierowany przez Bingbing Liu z Jilin University i Minguang Yao – byłego badacza wizytującego z Carnegie University – poczynił znaczne postępy, wykorzystując formę węgla złożoną z 60 cząsteczek ułożonych w pustą kulę. Ten nagrodzony Nagrodą Nobla materiał, nieformalnie zwany buckyballem, został wystarczająco podgrzany, aby rozbić swoją przypominającą piłkę nożną strukturę, aby siać spustoszenie, zanim pod ciśnieniem zamieni węgiel w krystaliczny diament.

Zespół wykorzystał przewymiarowaną prasę z wieloma kowadłami, aby wytworzyć diamentopodobne szkło. Szkło jest wystarczająco duże do charakteryzacji. Jego właściwości potwierdzono przy użyciu różnych zaawansowanych technik o wysokiej rozdzielczości do badania struktury atomowej.

„Wykonywanie szkła o tych doskonałych właściwościach otworzy drzwi do nowych zastosowań” – powiedział Fay. „Zastosowanie nowych materiałów szklanych zależy od wytwarzania dużych elementów, co w przeszłości było wyzwaniem. Niska temperatura Gdzie udało nam się wyprodukować ten nowy ultratwardy diament? szkło Dzięki temu masowa produkcja jest bardziej praktyczna”.