Strukturell jämförelse:kristallin diamant (vänster) och parakristallin diamant (höger). Till höger är enheter av kolatomer ordnade i en kubform markerade med turkos, enheter av kolatomer arrangerade i en hexagonal form är markerade med gult. Oregelbundna strukturer är markerade med rött. Kredit:Hu Tang.
Ett team av forskare från Kina, Tyskland och USA har utvecklat ett sätt att skapa en mindre ömtålig diamant. I deras artikel publicerad i tidskriften Nature , beskriver gruppen deras tillvägagångssätt för att skapa en parakristallin diamant och möjliga användningsområden för den.
Tidigare forskning har visat att diamant är det hårdaste kända materialet men det är också ömtåligt – trots sin hårdhet kan diamanter lätt skäras eller till och med krossas. Detta beror på deras ordnade atomstruktur. Forskare har i flera år försökt att syntetisera diamanter som behåller sin hårdhet men är mindre ömtåliga. Teamet har nu kommit nära att nå det målet.
För närvarande är sättet att skapa diamanter att placera ett kolbaserat material i en skruvstädliknande enhet där det värms upp till mycket höga temperaturer samtidigt som det pressas mycket hårt. I denna nya ansträngning har forskarna använt samma tillvägagångssätt för att skapa en mindre ordnad typ av diamant men har lagt till en ny twist - det kolbaserade materialet var en sats fullerener, även känd som buckyballs (kolatomer arrangerade i en ihålig sfärisk form) form). De värmde materialet till mellan 900 och 1 300°C vid tryck på 27 till 30 gigapascal. Noterbart var att trycket som utövades var mycket lägre än vad som används för att tillverka kommersiella diamanter. Under bearbetningen tvingades sfärerna att kollapsa och de formade sig till transparenta parakristallina diamanter som kunde extraheras vid rumstemperatur.
Fig. 1:Syntetisera fullständigt sp 3 -bundna kolprover vid 30 GPa och 1 200–1 600 K under 10 min. Kredit:DOI:10.1038/s41586-021-04122-w
Efter att ha tillverkat sina mindre ordnade diamanter tittade forskarna på dem under ett elektronmikroskop för att lära sig mer om deras struktur. De utsatte också prover för röntgendiffraktion och atomistmodellering. När de gjorde det upptäckte de att deras diamanter var gjorda av oordnade sp 3 -hybridiserat kol, precis som de förväntade sig. Målet att skapa en mindre ömtålig diamant hade uppnåtts. Till skillnad från resultaten av ett annat försök att syntetisera en mindre ömtålig diamant, är deras resulterande diamant inte helt amorf (vilket skulle göra det till en typ av glas), deras är en typ av amorf diamantparakristall. Det betyder att den har en ordning på medelhög räckvidd - dess atomer är ordnade över korta avstånd men inte över långa. Det finns alltså inget atomplan vilket gör att diamanterna inte kan skäras som naturliga diamanter. + Utforska vidare
© 2021 Science X Network
