Учёные получили новую форму углерода в 2003 году

Физик Нейл Эшкрофт (Neil Ashcroft) из Корнелла (Cornell University), комментируя работу коллег, отметил, что вопрос о твёрдости нового материала, якобы сравнимого по этому параметру с алмазом (на снимке), всё же остаётся открытым (фото Heavens Gate/flickr.com).

Группа исследователей из Китая, России и США опубликовала в Physical Review Letters результаты исследования, в котором показала: ещё шесть лет назад в одном из экспериментов физики создали неизвестную ранее аллотропную модификацию углерода, структурно находящуюся между графитом и алмазом, но по твёрдости сравнимую с последним.

В опыте 2003 года Хо Кван Мао (Ho-Kwang Mao) и его коллеги из Вашингтонского института Карнеги (Carnegie Institution of Washington) проводили холодное сжатие графита между алмазными наковальнями. При высоком давлении образовался новый материал высокой твёрдости (но не алмаз), точную структуру которого выяснить тогда не удалось, хотя учёные использовали рентген для просвечивания образца.

Одна из проблем заключалась в том, что это необычное состояние углерода существует только при высоком давлении и тут же преобразуется обратно в графит при снятии нагрузки.

Гипотетическая решётка М-углерода (иллюстрация Physical Review Letters).

Теперь международная группа учёных из института Карнеги (среди них и Хо Кван Мао), университета Цзилиня (Jilin University), в том числе — один из ключевых авторов новой работы Яньмин Ма (Yanming Ma), и Стонибрукского университета (Stony Brook University) провела численное моделирование и восстановила гипотетическое строение нового материала, названного М-углерод (M-carbon), поскольку его решётка относится к типу моноклинных.

Исследователи объясняют, что (если говорить упрощённо) в этой решётке отдельные плоские слои с гексагональными ячейками (что напоминает графит) образуют сильные связи между собой (что напоминает алмаз).

«На сегодняшний день наша структура соответствует всем данным экспериментальных наблюдений 2003 года», — заявил один из авторов новой работы Артём Оганов, профессор Стонибрукского университета и адъюнкт-профессор МГУ имени М. В. Ломоносова.

(Кстати, Оганов известен нам по другому любопытному исследованию в области необычных материалов: в январе нынешнего года он и его коллеги из нескольких стран объявили о создании сложного вещества из одного элемента.)

Расчёт показал, что М-углерод стабилен при давлении выше 134 тысяч атмосфер. В отличие от графита он прозрачен и является диэлектриком, а по твёрдости (моделирование дало значение в 83,1 гигапаскаля) — сравним с алмазом.

Мао говорит, что обратимость нового материала (который приобретает твёрдость только под давлением) может оказаться полезной в ряде технических применений. К тому же не исключено, что удастся получить и такой вариант новой формы углерода, который будет стабилен при нормальном давлении: скажем, при выполнении М-углерода в виде ультратонкой плёнки, или при включении в его состав допантов.

Читайте также о новейших материалах рекордной твёрдости.



Замки шкатулок из ДНК отпираются генетическими ключами

8 мая 2009

Мельчайшая лампа накаливания в мире смешала две физики

8 мая 2009

Новый тип съёмки воссоздаёт теряемую информацию об объекте

5 мая 2009

Лампа из Принстона чувствует мысли через квантовую вероятность

4 мая 2009

Теория незатухающих токов в несверхпроводящих кольцах проверена опытом

29 апреля 2009