Изследователите откриват ултратвърд материал, който може да съперничи на диаманта
Експерти казаха, че пробивът отваря врати за многофункционални материали, които да се използват за промишлени цели, включително защитни покрития за автомобили и космически кораби, режещи инструменти с висока издръжливост, слънчеви панели и фотодетектори.
Изследователите на материали се опитват да отключат потенциала на въглеродните нитриди от 80-те години на миналия век, когато учените за първи път забелязаха техните изключителни свойства, включително висока устойчивост на топлина.
И все пак след повече от три десетилетия изследвания и многобройни опити за синтезирането им, не са докладвани достоверни резултати.
Въпреки това международен екип от учени – ръководен от изследователи от Центъра за наука при екстремни условия в Университета на Единбург и експерти от Университетът в Байройт, Германия, и университетът в Линкопинг, Швеция – вече постигнаха пробив.
Д-р Доминик Ланиел, бъдещ лидер сътрудник в Института за физика на кондензираната материя и сложни системи, Факултет по физика и астрономия , от Университета в Единбург, каза: „При откриването на първия от тези нови материали от въглероден нитрид, ние бяхме невярващи, че сме произвели материали, за които изследователите са мечтали през последните три десетилетия.
„Тези материалите предоставят силен стимул за преодоляване на пропастта между синтеза на материали под високо налягане и промишлените приложения.“
Изследователският екип подлага различни форми на въглеродни азотни молекули на налягане между 70 и 135 гигапаскала – около един милион пъти нашето атмосферно налягане – докато се нагрява до температури над 1500C.
За да се идентифицира атомното подреждане на съединенията при тези условия, пробите бяха осветени от интензивен рентгенов лъч в три ускорителя на частици – Европейския Synchrotron Research Facility във Франция, Deutsches Elektronen-Synchrotron в Германия и Advanced Photon Source базиран в Съединените щати.
Изследователите откриха, че е установено, че три съединения на въглероден нитрид имат необходимите градивни елементи за супер- твърдост.
Те откриха, че и трите съединения запазват своите диамантени качества, когато се върнаха при условията на околно налягане и температура.
Допълнителни изчисления и експерименти показват, че новите материали съдържат допълнителни свойства, включително фотолуминесценция и висока енергийна плътност, при която голямо количество енергия може да се съхрани в малко количество маса.
Изследователите казват, че потенциалните приложения на тези ултранесвиваеми въглеродни нитриди са огромни, което потенциално ги позиционира като най-добрите инженерни материали на конкурентни диаманти.
Д-р Флориан Трибел, асистент в катедрата по физика, химия и биология в университета в Линкопинг, каза: „Тези материали са не само изключителни в своята многофункционалност, но показват, че технологично значими фази могат да бъдат възстановени от синтезно налягане, еквивалентно на условията, открити на хиляди километри във вътрешността на Земята.
„Ние силно вярваме, че това съвместно изследване ще отвори нови възможности за полето.“
Изследването, публикувано в Advanced Materials, е финансирано от схемата за стипендии за бъдещи лидери в областта на научните изследвания и иновациите на Обединеното кралство и европейски грантове за научни изследвания.
