Molekula fullerenu C60. Pixabay License. Volné pro komerční užití

Nejtvrdší sklo je z uhlíku, připravili ho z buckyballu

Vědcům se podařilo syntetizovat novou ultratvrdou formu uhlíkového skla připomínající diamant. Materiál má značný potenciál pro využití v elektronice i dalších zařízeních. Jedná se o vůbec nejtvrdší známé sklo, navíc s nejvyšší tepelnou vodivostí mezi všemi materiály tohoto typu. Výsledky výzkumu byly publikovány v Nature.
Uhlík překonává ostatní prvky svou schopností vytvářet rozsáhlé, různorodé a přitom stabilní vlastní struktury i sloučeniny s jinými prvky. Některé formy uhlíku mají vysoce pravidelné krystalické struktury, jiné jsou amorfní. Unikátní vlastnosti nového materiálu přímo vyplývají z jeho struktury, asi jako je grafit měkký a diamant s vazbami ve 3D naopak (u grafitu mezi jednotlivými rovinami atomů působí pouze slabé van der Waalsovy síly). Cílem nového výzkumu bylo obě struktury zkombinovat – připravit amorfní uhlík (jinak by se materiálu nedalo říkat sklo), v němž by ale současně byly přítomné vazby ve 3D, které by ho v tvrdosti přiblížily diamantu. Základní metodou mělo být vytvoření takového materiálu pomocí vysokého tlaku, šlo ale o to najít vstupní modifikaci/molekulu, které by se pak tlakem požadovaným způsobem transformovaly.
Vzhledem k extrémně vysokému bodu tání nebylo možné jako výchozí materiál zvolit diamant. Výzkumný tým, v jehož čele stáli Bingbing Liu a Mingguang Yao z Jilin University (Ćína), nakonec dosáhl úspěchu díky použití známého buckyballu (fullerenu), tj. molekuly z 60 atomů uhlíku ve tvaru fotbalového míče. Tento materiál se zahřál právě natolik, aby se zhroutila jeho struktura a vznikly potřebné nepravidelnosti (neuspořádanost), následně pak pod tlakem vytvořilo sklo připomínající diamant.
Pomocí velkoobjemového lisu s několika kovadlinami se podařilo vyrobit dostatečně velký kus skla, aby se jeho vlastnosti daly podrobně analyzovat a charakterizovat. Atomová struktura materiálu se zkoumala pomocí řady pokročilých technik s vysokým rozlišením.
Autoři studie uvádějí, že sklo s tak vynikajícími vlastnostmi otevře dveře novým aplikacím. Výhodou je, že se již podařilo připravit dostatečně velké kusy skla a navíc syntéza probíhá při relativně nízké teplotě, proto by mělo být jednodušší i zavedení masové produkce.
Výzkum souvisí rovněž s procesy, které mohou probíhat i v přírodě, hluboko uvnitř planet.

Bingbing Liu, Ultrahard bulk amorphous carbon from collapsed fullerene, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03882-9
Zdroj: Carnegie Institution for Science / Phys.org
Součástí mezinárodní týmu autorů studie byli Yingwei Fei a Lin Wang z Carnegie.

Které chobotnice jsou nejchytřejší?

Mnohé projevy inteligence chobotnic nás fascinují, nicméně chobotnic samozřejmě existuje celá řada druhů. Jak je …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close