Νέο εξαιρετικά σκληρό διαμαντένιο γυαλί που συντίθεται με χρήση ανθρακονημάτων buckyball

Οι ερευνητές χρησιμοποιούν μια πρέσα πολλαπλών άκμονων για να μετατρέψουν το φουλερένιο C60 σε γυαλί διαμαντιού, παρόμοια με τη διαδικασία μετατροπής του γραφίτη σε διαμάντι σε μια συσκευή υψηλής πίεσης. Πίστωση: Εικόνα από τον Yingwei Fei

Είναι το σκληρότερο γνωστό γυαλί με την υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα μεταξύ όλων των υλικών γυαλιού.

Ο Yingwei Fei και ο Lin Wang του Carnegie ήταν μέρος μιας διεθνούς ερευνητικής ομάδας που συνέθεσε μια νέα εξαιρετικά σκληρή μορφή γυαλιού άνθρακα με μια σειρά από πιθανές πρακτικές εφαρμογές για συσκευές και ηλεκτρονικά. Είναι το σκληρότερο γνωστό γυαλί με την υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα μεταξύ όλων των υλικών γυαλιού. Τα ευρήματά τους δημοσιεύονται στο Φύση.

Η συνάρτηση ακολουθεί τη μορφή όταν πρόκειται για την κατανόηση των ιδιοτήτων ενός υλικού. Ο τρόπος με τον οποίο τα άτομά του συνδέονται χημικά μεταξύ τους και η προκύπτουσα δομική διάταξη καθορίζει τις φυσικές ιδιότητες ενός υλικού, τόσο αυτές που είναι παρατηρήσιμες με γυμνό μάτι όσο και αυτές που αποκαλύπτονται μόνο από επιστημονικές έρευνες.

Ο άνθρακας είναι απαράμιλλος στην ικανότητά του να σχηματίζει σταθερές δομές, μόνος ή σε συνδυασμό με άλλα στοιχεία. Ορισμένες μορφές άνθρακα είναι εξαιρετικά οργανωμένες, με επαναλαμβανόμενα κρυσταλλικά πλέγματα. Άλλα είναι πιο ακατάστατα, μια ποιότητα που ονομάζεται άμορφη.

Ο τύπος του δεσμού που συγκρατεί ένα υλικό με βάση τον άνθρακα καθορίζει τη σκληρότητά του. Για παράδειγμα, ο μαλακός γραφίτης έχει δισδιάστατους δεσμούς και το σκληρό διαμάντι έχει τρισδιάστατους δεσμούς.

«Η σύνθεση ενός άμορφου ανθρακούχου υλικού με τρισδιάστατους δεσμούς ήταν ένας μακροχρόνιος στόχος», εξήγησε ο Fei. «Το κόλπο είναι να βρεις το σωστό αρχικό υλικό για επεξεργασία ασκώντας πίεση. “

READ  Σπάνιο κρανίο δεινοσαύρων ανάβει τον παράξενο κοίλο σωλήνα του πλάσματος

«Για δεκαετίες, οι ερευνητές του Carnegie ήταν στην πρώτη γραμμή του πεδίου, χρησιμοποιώντας εργαστηριακές τεχνικές για να δημιουργήσουν ακραίες πιέσεις για την παραγωγή νέων υλικών ή για να μιμηθούν συνθήκες που βρίσκονται βαθιά στους πλανήτες», πρόσθεσε ο Richard Carlson, διευθυντής του Carnegie Earth and Planets Laboratory.

Λόγω του εξαιρετικά υψηλού σημείου τήξης του, είναι αδύνατο να χρησιμοποιηθεί το διαμάντι ως σημείο εκκίνησης για τη σύνθεση γυαλιού που μοιάζει με διαμάντι. Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Bingbing Liu του Πανεπιστημίου Jilin και τον Mingguang Yao, έναν πρώην επισκέπτη συνεργάτη από το Carnegie, έκανε την ανακάλυψη χρησιμοποιώντας μια μορφή άνθρακα που αποτελείται από 60 μόρια διατεταγμένα για να σχηματίσουν μια κούφια μπάλα. Ανεπίσημα ονομάζεται buckyball, αυτό το βραβευμένο με Νόμπελ υλικό θερμάνθηκε αρκετά ώστε να καταρρεύσει η δομή του που μοιάζει με μπάλα ποδοσφαίρου και να προκαλέσει διαταραχή πριν μετατρέψει τον άνθρακα σε κρυσταλλικό διαμάντι υπό πίεση.

Η ομάδα χρησιμοποίησε μια πρέσα πολλαπλών άκμονων μεγάλου όγκου για να συνθέσει το γυαλί σε σχήμα διαμαντιού. Το ποτήρι είναι αρκετά μεγάλο για χαρακτηρισμό. Οι ιδιότητές του έχουν επιβεβαιωθεί χρησιμοποιώντας διάφορες προηγμένες τεχνικές υψηλής ανάλυσης για την ανίχνευση της ατομικής δομής.

«Η δημιουργία ενός ποτηριού με τόσο ανώτερες ιδιότητες θα ανοίξει την πόρτα σε νέες εφαρμογές», εξήγησε η Fei. «Η χρήση νέων υλικών γυαλιού βασίζεται στην κατασκευή μεγάλων εξαρτημάτων, η οποία έχει αποτελέσει πρόκληση στο παρελθόν. Η συγκριτικά χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία μπορέσαμε να συνθέσουμε αυτό το νέο εξαιρετικά σκληρό διαμαντένιο γυαλί κάνει τη μαζική παραγωγή πιο βολική.

Αναφορά: «Υπερσκληρός χύμα άμορφος άνθρακας από καταρρέουσα φουλερένιο» από τους Yuchen Shang, Zhaodong Liu, Jiajun Dong, Mingguang Yao, Zhenxing Yang, Quanjun Li, Chunguang Zhai, Fangren Shen, Xuyuan Hou, Lin Wang, Nianqiang Zhang, , Jianfeng Ji, Xingmin Zhang, He Lin, Yingwei Fei, Bertil Sundqvist, Weihua Wang και Bingbing Liu, 24 Νοεμβρίου 2021, Φύση.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03882-9

READ  Το Hubble σημειώνει ένα άλλο σημαντικό ορόσημο: ΕΝΑ ΔΙΣΕΚΑΤΟΜΜΥΡΙΟ δευτερόλεπτα στο διάστημα

Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε οικονομικά από το Εθνικό Πρόγραμμα Ερευνών και Ανάπτυξης της Κίνας, το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας και το Ίδρυμα Μεταδιδακτορικών Επιστημών της Κίνας.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *