12.10.2011 | 11:00

Американские физики открыли новую сверхтвердую форму углерода

Американские физики открыли новую сверхтвердую форму углерода, которая легко поспорит с алмазом по устойчивости к давлению и может превзойти его в прочности, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Атомы углерода могут соединяться друг с другом множеством различных способов - в виде кристаллов-алмазов, двумерного графена, из которых состоит слоистый минерал-графит, или в различные пространственные структуры - шары-фуллерены или углеродные нанотрубки. Каждая из таких аллотропных форм углерода обладает уникальными физическими и химическими свойствами - в частности, графен и графит способны проводить ток, тогда как алмаз - диэлектрик.

Группа ученых под руководством Вэнди Мао (Wendy Mao) из Стэнфордского университета получила новую форму углерода, экспериментируя со стеклоуглеродом, который был открыт в 1950-х годах. Стеклоуглерод состоит из фуллереноподобных структур и сочетает в себе положительные черты графита и стекла - он химически нейтрален, достаточно тверд и хорошо проводит электрический ток, что позволяет использовать его для экспериментов с щелочами и кислотами.

Мао и ее коллеги получили новую сверхтвердую форму углерода, сжав фрагменты стеклоуглерода под давлением в 400 тысяч атмосфер. Дальнейшие эксперименты показали, что новое вещество способно выдержать давление в 1,3 миллиона атмосфер в одном направлении при одновременном давлении с других сторон в 600 тысяч атмосфер. Как отмечают исследователи, ни один существующий материал, за исключением алмазов, не способен на такое.

К удивлению ученых, внутренняя структура сверхпрочного углерода больше похожа на аморфное стекло, чем на кристаллический алмаз.
Как предполагают авторы статьи, подобный материал будет тверже и прочнее чем алмаз, если его свойства будут одинаковыми во всех точках поверхности. Физики планируют провести дополнительные эксперименты, чтобы подтвердить или опровергнуть это предположение.

"Наш углерод можно применять для самых разных целей, в частности, для создания сверхпрочных наковален для исследований свойств материалов, которые будут выдерживать сверхвысокое давление. Кроме того, дальнейшие исследования в этой области помогут создать новый класс сверхплотных и сверхпрочных материалов", - пояснил директор геофизической лаборатории Института науки имени Карнеги Расселл Хэмли (Russell Hemley), чьи слова приводит пресс-служба института.