Twardszy niz diament
Fizycy w Niemczech stworzyli materiał, który jest twardszy niż diament. Natalia Dubrovinskaia i jej współpracownicy z Uniwersystetu Bayreuth stworzyli nowy materiał poddając cząsteczki węgla C60 ogromnemu ciśnieniu. Oczekuje się, że nowa forma węgla, znana jako "nanopręty diamentu" (aggregated diamond nanorods - ADNR) będzie mieć wiele zastosowań w przemyśle. Ze względu na połączenie unikalnych właściwości fizycznych i chemicznych diamentów, takich jak twardość, wysokie przewodnictwo ciepła, pasmo wzbronione, wysoka mobilność elektronów oraz bezwładność chemiczna, mają one wiele zastosowań we współczesnej nauce i technologii. Rośnie popyt na materiały podobne do diamentu do wykorzystania w elektronice. Mimo, że szanse na całkowite wyeliminowanie krzemu przez mikroelektronikę opartą na diamencie są niewielkie, urządzenia z diamentu mogłyby funkcjonować wtedy, gdy zawodzi elektronika krzemowa: diamentowe chipy potencjalnie mogłyby działać w temperaturze kilkuset stopni, gdy tymczasem urządzenia z krzemu zwykle zawodzą powyżej 450 stopni Kelvina. Elektrochemiczne zastosowania folii na bazie diamentów rozwinęły się znacznie w ostatnich kilku latach i są uważane za obiecujący obszar badawczy. Czysty diament jest doskonałym izolatorem i źle przewodzi elektryczność. Jednakże, podobnie jak krzem, można przekształcić go w półprzewodnik poprzez śladowe ilości boru i azotu. Twardość diamentu ma swoje źródło w tym, że każdy atom węgla połączony jest z czterema innymi atomami za pomocą mocnych wiązań kowalencyjnych. Nowy materiał charakteryzuje się tym, że zrobiony jest z maleńkich wzajemnie łączących się prętów diamentu. Każdy pręt jest kryształem o średnicy od 5 do 20 nanometrów i długości około 1 mikrona. Twardość materiału jest określana poprzez jego odporność na penetrację powierzchni przez inny materiał i jest mierzona za pomocą izotermicznego modułu odkształcania objętościowego. Moduł odkształcania pokazuje zmianę objętości substancji stałej w wyniku zmian ciśnienia na jej powierzchni. Moduł odkształcenia objętościowego nanoprętów diamentu wynosi 491 gigapaskali (GPa), w porównaniu do 442 GPa w zwykłym diamencie. Zespół naukowców stworzył pręty ADNR poprzez poddawanie cząstek węgla C60 ciśnieniu 20 GPa, co stanowi niemal 200-krotność ciśnienia atmosferycznego, oraz jednoczesnemu podgrzaniu do temperatury 2500 stopni Kelvina. Jak twierdzi dr Dubrovinskaia, "synteza była możliwa dzięki unikalnej 5000-tonowej wysokociśnieniowej prasie w Bayerisches Geoinstitut w Bayreuth, która jest w stanie osiągnąć ciśnienie 25 GPa i jednocześnie temperaturę 2700 stopni Kelvina". Bayerisches Geoinstitut od czterech lat otrzymuje fundusze z programu "Infrastruktura badawcza" UE. Właściwości próbek zostały zmierzone w komorze wysokociśnieniowej - urządzeniu zdolnym do generowania ciśnienia prawie tak wysokiego jak to znajdujące się w centrum Ziemi - znajdującej się w Europejskim Ośrodku Promieniowania Synchrotronowego w Grenoble we Francji. Pomiary te wskazują, że pręty ADNR są o około 0,3 procent gęstsze od diamentu, mają także najmniejszą ściśliwość ze wszystkich znanych materiałów. Zespół naukowców z Bayreuth ma nadzieję ustalić, dlaczego nowy materiał jest tak twardy, oraz wykorzystać jego potencjał przemysłowy. Dr Dubrovinskaia oraz jej dwaj współpracownicy opatentowali proces używany do produkcji nowego materiału. - Odkryliśmy innowacyjną technologię wytwarzania nowego materiału w ilościach przemysłowych i obecnie szukamy partnerów do realizacji naszych pomysłów - powiedziała.
Kraje
Niemcy