Úplne nové diamantové sklo vyrobené z uhlíkových buckyballs

Výskumníci používajú multi-nákovový piest na premenu fullerénu C60 na diamantové sklo, podobne ako pri procese premeny grafitu na diamant vo vysokotlakovom zariadení. Poďakovanie: fotografia Yingwei Fei

Je to najtvrdšie sklo, o ktorom je známe, že má najvyššiu tepelnú vodivosť spomedzi všetkých sklenených materiálov.

Yingwei Fei a Lin Wang z Carnegie University boli súčasťou medzinárodného výskumného tímu, ktorý syntetizoval novú formu ultratvrdého uhlíkového skla so širokou škálou potenciálnych praktických aplikácií pre zariadenia a elektroniku. Je to najtvrdšie sklo, o ktorom je známe, že má najvyššiu tepelnú vodivosť spomedzi všetkých sklenených materiálov. Ich zistenia boli publikované v r temperamentná povaha.

Funkcia nasleduje formu, pokiaľ ide o pochopenie vlastností látky. To, ako sú jej atómy navzájom chemicky spojené, a ich výsledné štrukturálne usporiadanie určuje fyzikálne vlastnosti látky – tie, ktoré sú pozorovateľné voľným okom, aj tie, ktoré odhalil iba vedecký výskum.

Karbón nemá obdobu vo svojej schopnosti vytvárať stabilné štruktúry – samostatne aj v kombinácii s inými prvkami. Niektoré formy uhlíka sú vysoko štruktúrované s opakujúcimi sa kryštálovými mriežkami. Iné sú viac neusporiadané, prídavné meno sa nazýva amorfné.

Typ väzby, ktorá drží materiál na báze uhlíka pohromade, určuje jeho tvrdosť. Napríklad mäkký grafit má dvojrozmerné väzby a tvrdý diamant má trojrozmerné väzby.

“Syntéza amorfného uhlíkového materiálu s trojrozmernými väzbami je dlhodobým cieľom,” vysvetlil Fay. “Trik je nájsť správny východiskový materiál pre transformáciu s aplikovaným tlakom.”

„Po celé desaťročia boli výskumníci z Carnegie v popredí tejto oblasti a používali laboratórne techniky na generovanie extrémneho tlaku na výrobu nových materiálov alebo simuláciu podmienok, ktoré sa nachádzajú hlboko v planétach,“ dodal riaditeľ Carnegie Earth and Planetary Laboratory Richard Carlson.

Pre jeho extrémne vysokú teplotu topenia nie je možné použiť diamant ako východiskový bod pre zloženie diamantu podobného skla. Výskumný tím vedený Bingbingom Liu z Jilin University a Minguang Yao – bývalý hosťujúci výskumník na Carnegie University – však urobil veľký pokrok použitím formy uhlíka zloženej zo 60 molekúl usporiadaných tak, aby vytvorili dutú guľu. Tento materiál ocenený Nobelovou cenou, neformálne nazývaný buckyball, bol dostatočne zahriaty na to, aby rozbil jeho štruktúru podobnú futbalu a spôsobil zmätok, kým sa uhlík pod tlakom premení na kryštalický diamant.

READ  Okres Galveston otvára svoj čakací zoznam na vakcíny COVID-19 pre ľudí s vysokým rizikom

Tím použil nadrozmerný multi-nákovový lis na výrobu skla podobného diamantu. Sklo je dostatočne veľké na charakterizáciu. Jeho vlastnosti boli potvrdené pomocou rôznych pokročilých techník s vysokým rozlíšením na skúmanie atómovej štruktúry.

„Vytvorenie skla s týmito vynikajúcimi vlastnosťami otvorí dvere novým aplikáciám,“ vysvetlil Fay. Použitie nových sklenených materiálov sa spolieha na výrobu veľkých kusov, čo bolo v minulosti výzvou. Relatívne nízka teplota, pri ktorej sme dokázali vyrobiť toto nové ultratvrdé diamantové sklo, robí hromadnú výrobu praktickejšou. “

Referencia: „Ultratvrdý amorfný uhlík zo zrúteného fulerénu“ od Yuchen Shang, Zhaodong Liu, Jiajun Dong, Mingguang Yao, Zhenxing Yang, Quanjun Li, Chunguang Zhai, Fangren Shen, Xuyuan Hou, Lin Wang, Nianqiang Zhang, Wei Zhang, Rong, Rong Fu, Jianfeng Ji, Xingmin Zhang, He Lin, Yingwei Fei, Bertil Sundqvist, Weihua Wang, Bingbing Liu, 24. novembra 2021, temperamentná povaha.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03882-9

Táto práca bola finančne podporená Národným programom výskumu a vývoja Číny, Národnou nadáciou pre prírodné vedy v Číne a Čínskou nadáciou pre postdoktorandské vedy.

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *