Visiškai naujas deimantinis stiklas, pagamintas naudojant anglies kamuoliukus

Tyrėjai naudoja kelių priekalų stūmoklį, kad C60 fullereną paverstų deimantiniu stiklu, panašiai kaip grafito pavertimo deimantu aukšto slėgio įrenginyje procesas. Kreditas: Yingwei Fei nuotrauka

Tai yra kiečiausias žinomas stiklas, turintis didžiausią šilumos laidumą tarp visų stiklo medžiagų.

Yingwei Fei ir Lin Wang iš Carnegie universiteto priklausė tarptautinei tyrimų grupei, kuri susintetino naujos formos itin kietą anglies stiklą, turintį platų potencialų praktinį pritaikymą prietaisams ir elektronikai. Tai kiečiausias žinomas stiklas, turintis didžiausią šilumos laidumą tarp visų stiklo medžiagų. Jų išvados buvo paskelbtos m santūrus pobūdis.

Funkcija seka formą, kai reikia suprasti medžiagos savybes. Tai, kaip jos atomai yra chemiškai susiję vienas su kitu, ir dėl to atsirandantis struktūrinis išsidėstymas lemia medžiagos fizines savybes – tiek stebimas plika akimi, tiek tas, kurias atskleidžia tik moksliniai tyrimai.

Anglis yra neprilygstama savo gebėjimu formuoti stabilias struktūras – atskirai ir kartu su kitais elementais. Kai kurios anglies formos yra labai struktūrizuotos, su pasikartojančiomis kristalinėmis gardelėmis. Kiti yra labiau netvarkingi, būdvardis vadinamas amorfiniu.

Ryšio tipas, laikantis anglies pagrindu pagamintą medžiagą, lemia jos kietumą. Pavyzdžiui, minkštas grafitas turi dvimačius ryšius, o kietasis deimantas – trimačius ryšius.

„Amorfinės anglies medžiagos su trimatėmis jungtimis sintezė buvo ilgalaikis tikslas“, – paaiškino Fay. „Apgaulė yra rasti tinkamą pradinę medžiagą transformacijai naudojant slėgį.

„Dešimtmečius Carnegie tyrinėtojai buvo šios srities priešakyje, naudodami laboratorinius metodus, kad sukurtų ekstremalų slėgį, kad būtų galima gaminti naujas medžiagas arba imituoti sąlygas, randamas giliai planetose“, – pridūrė Carnegie Žemės ir Planetų laboratorijos direktorius Richardas Carlsonas.

Dėl itin aukštos lydymosi temperatūros deimanto negalima naudoti kaip atspirties tašką deimantinio stiklo kompozicijai. Tačiau mokslinių tyrimų grupė, vadovaujama Bingbing Liu iš Jilin universiteto ir Minguang Yao, buvusio Carnegie universiteto kviestinio tyrėjo, padarė didelę pažangą naudodama anglies formą, sudarytą iš 60 molekulių, išdėstytų taip, kad sudarytų tuščiavidurę sferą. Ši Nobelio premijos laureatė medžiaga, neoficialiai vadinama buckyball, buvo pakankamai įkaitinta, kad sudaužytų jos futbolą primenančią struktūrą ir sukeltų sumaištį, o anglį paversdama kristaliniu deimantu spaudžiant.

READ  Bebro Mėnulio Mėnulio užtemimas 2021: Štai kaip žiūrėti jį internete

Komanda naudojo per didelį kelių priekalų presą, kad pagamintų deimantą primenantį stiklą. Stiklas yra pakankamai didelis, kad būtų galima apibūdinti. Jo savybės buvo patvirtintos naudojant įvairius pažangius didelės raiškos metodus atominei struktūrai tirti.

„Šių puikių savybių turinčio stiklo kūrimas atvers duris naujiems pritaikymams“, – paaiškino Fay. Naudojant naujas stiklo medžiagas reikia pagaminti didelius gabalus, o tai praeityje buvo iššūkis. Dėl palyginti žemos temperatūros, kurioje galėjome pagaminti šį naują itin kietą deimantinį stiklą, masinė gamyba tampa praktiškesnė. “

Nuoroda: Yuchen Shang, Zhaodong Liu, Jiajun Dong, Mingguang Yao, Zhenxing Yang, Quanjun Li, Chunguang Zhai, Fangren Shen, Xuyuan Hou, Lin Wang, Nianqiang Zhang, R Wei „Itin kieta amorfinė anglis iš subyrėjusio fullereno“ Fu, Jianfeng Ji, Xingmin Zhang, He Lin, Yingwei Fei, Bertil Sundqvist, Weihua Wang, Bingbing Liu, 2021 m. lapkričio 24 d. santūrus pobūdis.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03882-9

Šį darbą finansiškai parėmė Kinijos nacionalinė mokslinių tyrimų ir plėtros programa, Kinijos nacionalinis gamtos mokslų fondas ir Kinijos doktorantūros mokslų fondas.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *