Открыт новый тип углерода, прочнее алмаза на 17 процентов
Гуманитарные новости 22 Дек 2010Чистый углерод существует во множестве вариаций, включая графит и алмаз. Новая структура, объемно-центрированный тетрагональный углерод (оцт-углерод; body-centered tetragonal carbon), оказалась неожиданно простой. Она состоит из квадратных листов по четыре атома углерода в каждом, соединённых перпендикулярно короткими перемычками. Эта форма углерода создается из графита при нормальной температуре и очень высоком давлении.
Уже 50 лет известно, что графит при холодном сжатии (под высоким давлением и при температуре окружающей среды) претерпевает обратимую трансформацию. В 2003 году исследователи Стенфордского университета (Stanford University) проводили эксперимент по сжатию графита, одновременно делая рентгеновские снимки дифракционной картины, что бы изучить связи внутри структуры. Они установили, что при давлении превышающем 17 гигапаскалей (ГПа), что соответствует 170 000 атмосфер, мягкий обычно графит формирует материал настолько твердый, что может сломать алмаз, но структура его оставалась неясной.
Сейчас команда учёных во главе с Хуэй-Тянь Ван (Hui-Tian Wang) из Нанкинского университета (Nankai University) в Тяньцзине (Tianjin), Китай, показали, путем компьютерного моделирования, что супер жесткий углерод может по крайней мере частично состоять из оцт-углерода, и для его формирования требуется меньше энергии. Этот новый вид углерода имеет структуру, среднюю между кубической структурой алмаза и соединенными листами графита.
Команда изучила 15 возможных структур и обнаружила, что для получения прозрачного оцт-углерода требуется меньше энергии. Его прочность на 17 процентов больше, чем прочность алмаза. Если результаты подтвердятся, появится возможность производить материал крепче, чем алмаз при нормальных температурах.
Другая группа ученых, в том числе Рената Венцкович (Renata Wentzcovitch) из Университета Миннесоты University of Minnesota и Такаши Мияки (Takashi Miyake) из Национального Института передовой промышленной науки и технологии (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)в Японии, пришла к аналогичным выводам в начале этого года, но другим способом. Эта группа проанализировала предлагаемую структуру оцт-углерода используя квантово-механическое моделирование. Они обнаружили, что оцт-углерод был более стабильным, чем графит при 18,6 ГПа, что при смешивании с М-углеродом он образовывал картины рентгеновской дифракции точно соответствующие полученным в 2003 году. (М-углерод структура, состоящая из слоев углерода в кольцах из пяти и семи членов).
Страницы: 1 2