Ученые создали новое сверхтвердое алмазное стекло

Это самое твердое из известных стекол с самой высокой теплопроводностью среди всех стеклянных материалов.

Ученые синтезировали новую сверхтвердую форму углеродного стекла с множеством потенциальных практических приложений для устройств и электроники.

Это самое твердое из известных стекол с самой высокой теплопроводностью среди всех стеклянных материалов. Их результаты опубликованы в журнале Nature.

Когда дело доходит до понимания свойств материала, функция следует форме.

То, как его атомы химически связаны друг с другом, и их результирующая структурная организация определяет физические свойства материала – как те, которые наблюдаются невооруженным глазом, так и те, которые выявляются только с помощью научных исследований.

Углерод не имеет себе равных по своей способности образовывать стабильные структуры – как по отдельности, так и в сочетании с другими элементами. Некоторые формы углерода высокоорганизованы с повторяющимися кристаллическими решетками.

Другие более беспорядочные, это качество называют аморфным.

Тип связки, удерживающей углеродный материал вместе, определяет его твердость. Например, мягкий графит имеет двумерные связи, а твердый алмаз имеет трехмерные связи.

«Синтез аморфного углеродного материала с трехмерными связями был давней целью», – пояснил Фей. «Уловка состоит в том, чтобы найти правильный исходный материал, который можно преобразовать под давлением».

«На протяжении десятилетий исследователи Карнеги были на переднем крае этой области, используя лабораторные методы для создания экстремальных давлений для производства новых материалов или имитации условий, обнаруженных глубоко внутри планет», – добавил Ричард Карлсон, директор Лаборатории Земли и планет Карнеги.

Из-за его чрезвычайно высокой температуры плавления невозможно использовать алмаз в качестве отправной точки для синтеза алмазоподобного стекла. Тем не менее, исследовательская группа во главе с Бинбин Лю из Цзилиньского университета и Мингуан Яо – бывшим приглашенным ученым из Карнеги – сделала свой прорыв, используя форму углерода, состоящую из 60 молекул, образующих полый шар.

Этот материал, получивший Нобелевскую премию, неофициально называемый бакиболом, был нагрет настолько, чтобы разрушить его структуру, похожую на футбольный мяч, и вызвать беспорядок, прежде чем под давлением превратить углерод в кристаллический алмаз.

Команда использовала многопозиционный пресс большого объема для синтеза алмазоподобного стекла. Стекло достаточно большое для характеристики. Его свойства были подтверждены с использованием множества передовых методов исследования атомной структуры с высоким разрешением.

«Создание стекла с такими превосходными свойствами откроет двери для новых применений», – пояснил Фей.

«Использование новых стеклянных материалов зависит от изготовления крупных изделий, что в прошлом было проблемой. Сравнительно более низкая температура, при которой нам удалось синтезировать это новое сверхтвердое алмазное стекло, делает массовое производство более практичным ».