Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Najsilnejšie sklo na svete môže poškriabať povrch diamantu

Najsilnejšie sklo na svete môže poškriabať povrch diamantu
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
10. 8. 2021
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Materiáloví vedci z Číny, ktorí experimentujú s uhlíkom v jeho mnohých podobách, vyčarovali formu tak tvrdého skla, že môže dokonca poškriabať povrch diamantu. Tento priehľadný materiál je tiež neuveriteľne pevný a má schopnosť pôsobiť ako polovodič, čo otvára niekoľko vzrušujúcich možností v oblasti fotovoltaiky.

Nový materiál s názvom AM-III má niekoľko paralel s diamantmi, prírodnými aj umelými, pretože je tvorený predovšetkým atómami uhlíka. Ale tam, kde diamanty obsahujú usporiadanie atómov a molekúl v dokonalej mriežkovej štruktúre, AM-III má viac dezorganizovanú štruktúru, kde sú atómy a molekuly nesprávne zarovnané. Ide o druh materiálu známeho ako amorfný.

Medzi druhy amorfných materiálov alebo nekryštalických tuhých látok patria plasty, gély a najznámejšie je sklo, ale to posledné nie je niečo, čo by sa bežne spájalo s vysokou tvrdosťou alebo pevnosťou. Vedci z Yanshanskej univerzity v Číne sa snažili priniesť tieto vlastnosti na sklovitý materiál starostlivou metódou pokusov a omylov, experimentovaním s rôznym usporiadaním atómov a molekúl a prechodom na molekuly uhlíka v tvare futbalovej gule známe ako fullerény.

Autori novej štúdie zistili, že fullerény možno použiť aj ako východiskový bod pre tvorbu odolných amorfných materiálov. Fullerény boli vystavené zvýšenému teplu a tlaku, čo spôsobilo, že boli rozdrvené a zmiešané dohromady, pričom tím starostlivo nastavoval teplo a teplotu, až kým sa nevytvoril materiál AM-III.

Snímky ukazujú škrabance na povrchu prírodného diamantu, vytvorené novým tvrdým materiálom známym ako AM-III.

Vickersov test tvrdosti ukázal, že nový materiál má tvrdosť 113 GPa. Mäkká oceľ má Vickersovu tvrdosť približne 9 GPa, zatiaľ čo prirodzene sa vyskytujúce diamanty dosahujú tvrdosť približne 70 až 100 GPa. Komplexné mechanické testovanie ukázalo, že AM-III je doposiaľ najtvrdší a najsilnejší amorfný materiál a je schopný poškriabať aj povrch diamantu.

Ďalej sa zistilo, že materiál AM-III je polovodivý s rozsahom pásma 1,5 až 2,2 eV, podobne ako bežne používaný amorfný kremík. Vďaka tejto kombinácii elektronických a mechanických vlastností je materiál AM-III atraktívnym prvkom pre vedcov vyvíjajúcich fotovoltaické technológie, ktoré premieňajú svetlo na elektrickú energiu, ako sú tie, ktoré sa vyskytujú v solárnych článkoch.

Výskum bol publikovaný v magazíne National Science Review.