Ученые растворили
шарики "углерода-60" в органическом растворителе ксилоле, молекулы
которого состоят из кольца атомов углерода и двух метильных хвостов, и
приступили к экспериментам. Физики сжимали раствор под высоким давлением
и следили за тем, как меняются свойства материала.
При небольших давлениях свойства раствора не менялись, однако при
достижении отметки в 32,8 гигапаскаль, или 323 тысячи атмосфер, материал
пережил структурную перестройку. В результате этого возник новый,
сверхтвердый материал, не уступающий в твердости алмазу. Так, он
способен поцарапать поверхность алмаза и выдерживает сопоставимые
давления, что и его природный "конкурент".
Обнаружив столь необычный материал, Ванг и его коллеги изучили его
структуру, просветив фрагмент новой формы углерода при помощи
рамановского спектрографа. Оказалось, что их детище было аморфным, а не
кристаллическим, что было достаточно неожиданным открытием. С точки
зрения теории, сверхпрочные материалы с аморфным устройством могут
существовать, однако на практике такие вещества не были известны до
этого открытия.
По словам физиков, повышение давления до 32 гигапаскаль привело к
частичной деформации сфер "углерода-60". Поврежденные сферы "слиплись" и
потеряли способность восстанавливать свою форму, в результате чего
данный материал приобрел устойчивость при нормальном давлении и
температуре.
Молекулы растворителя играют ключевую роль в удивительных свойствах
материала - выпаривание ксилола привело к разрушению фрагмента новой
формы углерода. Скорее всего, это связано с тем, что небольшие молекулы
растворителя повышают прочность материала, заполняя пустоты, возникшие
при деформации "углерода-60".
Ванг и его коллеги планируют создать и другие виды похожих
материалов, меняя число атомов в углеродных "шариках" и форму молекул
растворителя. По их словам, это поможет лучше понимать то, почему данная
форма углерода обладает столь высокой прочностью.
|