Karbon bucky topları kullanılarak yapılan yepyeni bir elmas cam

Araştırmacılar, yüksek basınçlı bir cihazda grafiti elmasa dönüştürme işlemine benzer şekilde, C60 fulleren’i elmas cama dönüştürmek için çok örslü bir piston kullanıyor. Kredi: Yingwei Fei’nin fotoğrafı

Tüm cam malzemeleri arasında en yüksek ısı iletkenliğine sahip olduğu bilinen en sert camdır.

Carnegie Üniversitesi’nden Yingwei Fei ve Lin Wang, cihazlar ve elektronikler için çok çeşitli potansiyel pratik uygulamalarla yeni bir ultra sert karbon camı sentezleyen uluslararası bir araştırma ekibinin parçasıydı. Tüm cam malzemeleri arasında en yüksek ısı iletkenliğine sahip olduğu bilinen en sert camdır. Bulguları yayınlandı öfkeli doğa.

Maddenin özelliklerini anlamak söz konusu olduğunda, işlev formu takip eder. Atomlarının kimyasal olarak birbirleriyle nasıl ilişkili olduğu ve sonuçta ortaya çıkan yapısal düzenleme, malzemenin fiziksel niteliklerini belirler – hem çıplak gözle gözlemlenebilir hem de yalnızca bilimsel araştırmalarla ortaya çıkarılanlar.

Karbon, tek başına ve diğer elementlerle kombinasyon halinde kararlı yapılar oluşturma yeteneği bakımından benzersizdir. Bazı karbon formları, tekrar eden kristal kafeslerle yüksek düzeyde yapılandırılmıştır. Diğerleri daha düzensiz, amorf denilen bir sıfat.

Karbon bazlı bir malzemeyi bir arada tutan bağ türü, sertliğini belirler. Örneğin, yumuşak grafit iki boyutlu bağlara sahiptir ve sert elmas üç boyutlu bağlara sahiptir.

Fay, “Üç boyutlu bağlarla amorf bir karbon malzemeyi sentezlemek uzun vadeli bir hedef oldu” dedi. “Hile, uygulanan basınçla dönüşüm için doğru başlangıç ​​malzemesini bulmaktır.”

Carnegie Earth ve Gezegen Laboratuvarı Direktörü Richard Carlson, “Carnegie araştırmacıları, yeni malzemeler üretmek veya gezegenlerin derinliklerinde bulunan koşulları simüle etmek için aşırı basınçlar oluşturmak için laboratuvar tekniklerini kullanarak onlarca yıldır bu alanın ön saflarında yer alıyorlar,” diye ekledi.

Son derece yüksek erime noktası nedeniyle, elmas benzeri cam bileşimi için bir başlangıç ​​noktası olarak elmas kullanmak mümkün değildir. Bununla birlikte, Jilin Üniversitesi’nden Bingbing Liu ve Carnegie Üniversitesi’nde eski bir misafir araştırmacı olan Minguang Yao tarafından yönetilen araştırma ekibi, içi boş bir küre oluşturacak şekilde düzenlenmiş 60 molekülden oluşan bir karbon formunu kullanarak büyük ilerlemeler kaydetti. Gayri resmi bir şekilde buckyball olarak adlandırılan bu Nobel Ödüllü malzeme, karbonu basınç altında kristal bir elmasa dönüştürmeden önce futbola benzer yapısını parçalayacak ve ortalığı dağıtacak kadar ısıtıldı.

Ekip, elmas benzeri camı yapmak için büyük boyutlu bir çok örs presi kullandı. Cam karakterizasyon için yeterince büyüktür. Özellikleri, atomik yapıyı araştırmak için çeşitli gelişmiş yüksek çözünürlüklü teknikler kullanılarak doğrulanmıştır.

Fay, “Bu üstün özelliklerle cam oluşturmak yeni uygulamalara kapı açacak” dedi. Yeni cam malzemeleri kullanmak, geçmişte zor olan büyük parçalar yapmaya dayanır. Bu yeni ultra sert elmas camı üretebildiğimiz nispeten düşük sıcaklık, seri üretimi daha pratik hale getiriyor. “

Referans: 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 tarafından “Çökmüş fullerenden ultra sert amorf karbon” Fu, Jianfeng Ji, Xingmin Zhang, He Lin, Yingwei Fei, Bertil Sundqvist, Weihua Wang, Bingbing Liu, 24 Kasım 2021, öfkeli doğa.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03882-9

Bu çalışma, Çin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Çin Doktora Sonrası Bilim Vakfı tarafından finansal olarak desteklenmiştir.