Благодаря фуллеренам удалось получить кристаллическую структуру алмаза без дополнительного упорядочивания, более прочную, чем традиционные образцы.
Алмаз — самый твердый минерал в природе. Однако этот полезный признак имеет обратную сторону — хрупкость: алмаз легко царапает стекло или сталь, но его можно разбить сильным ударом. Команда ученых из Китая и США продемонстрировала метод получения более прочных алмазов. статье, опубликованной в журнале Nature.
Высокая упорядоченность размещения атомов углерода в кристаллической структуре придает алмазу твердость и хрупкость. ближнем порядкеНа расстояние, сравнимое с размером самого атома, и бесконечно. дальнем порядкеЧтобы сделать алмаз менее хрупким, не теряя прочности, учёные стремятся создать структуру, где порядок сохраняется на близких и средних расстояниях, а дальнего порядка нет. Такие структуры называют… паракристаллическими.
Для получения таких кристаллов Говард Шэн из Университета Джорджа Мейсона и его соавторы внесли изменения в традиционный метод создания искусственных алмазов. Обычно их получают из углерода, который подвергается чрезвычайно сильному сжатию при очень высокой температуре. Чтобы лишить готовый кристалл дальнего порядка, но сохранить ближние, в исходный «рецепт» добавили… фуллереныСложные органические молекулы, представляющие собой полости в форме сфер, образованные углеродными многогранниками.
Исходные материалы нагревались до 900-1300 °С и подвергались давлению до 27-30 гигапаскалей. При таких условиях микросферы фуллеренов коллапсировали, встраиваясь в структуру минерала. Это ослабляло дальний порядок в кристаллической решетке и делало ее менее хрупкой.
Для нового метода оказалось достаточно меньших уровней давления и нагревания, чем обычно нужно при создании искусственных алмазов. получать их даже при комнатной температуре.