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Los investigadores crean vidrio de diamante ultraduro

by notiulti

La nueva forma de vidrio de carbono sintetizada por científicos de la Universidad de Jilin y otros lugares consta de muchos grupos orientados al azar con un orden similar al diamante y posee la mayor dureza (101,9 GPa), módulo elástico y conductividad térmica observada en cualquier material amorfo conocido.

Fotografías ópticas de las muestras de carbono amorfo (AC) recuperadas de diferentes condiciones: (a) fotografías ópticas de AC-1 sintetizadas a 20 GPa y 1.000 grados Celsius; (b) AC-2, 25 GPa y 1000 grados Celsius; (c) AC-3, 27 GPa y 1000 grados Celsius; (d) AC-4, 27 GPa y 900 grados Celsius; (e) AC-5, 30 GPa y 870 grados Celsius; y (f) AC-6, 37 GPa y 450 grados Celsius. Crédito de la imagen: Shang et al., doi: 10.1038 / s41586-021-03882-9.

Los sólidos amorfos carecen de un orden de largo alcance, exhiben muchas propiedades mecánicas excelentes y, a menudo, son fáciles de moldear para las aplicaciones.

Dichos materiales incluyen sólidos amorfos naturales, vidrios artificiales (óxidos y vidrios metálicos), plásticos, semiconductores amorfos, etc., que se producen y utilizan en muchas áreas.

Se han propuesto muchos otros materiales amorfos para su uso, pero permanecen sin descubrir y sin explorar debido a las difíciles condiciones de síntesis.

Carbono amorfo ha atraído un gran interés en la investigación debido a sus propiedades sintonizables y su importancia en las aplicaciones.

“La síntesis de un material de carbono amorfo con enlaces 3D ha sido un objetivo desde hace mucho tiempo”, dijo el coautor, el Dr. Yingwei Fei, investigador del Laboratorio de la Tierra y los Planetas de la Carnegie Institution for Science.

“El truco consiste en encontrar el material de partida adecuado para transformar con la aplicación de presión”.

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Debido al alto punto de fusión, por encima de los 4.500 K, es imposible utilizar el diamante como punto de partida para sintetizar un vidrio similar al diamante.

Sin embargo, los autores lograron un gran avance al utilizar fullereno, una forma de carbono compuesta por 60 moléculas dispuestas para formar una bola hueca.

Informalmente llamado buckyball, este material ganador del Premio Nobel se calentó lo suficiente para colapsar su estructura similar a una pelota de fútbol para inducir el desorden antes de convertir el carbono en un diamante cristalino bajo presión.

Los investigadores utilizaron una prensa de múltiples yunques de gran volumen para sintetizar el vidrio con forma de diamante, que era lo suficientemente grande para la caracterización.

Sus propiedades se confirmaron utilizando una variedad de técnicas avanzadas de alta resolución para sondear la estructura atómica.
“La creación de un vidrio con propiedades tan superiores abrirá la puerta a nuevas aplicaciones”, dijo el Dr. Fei.

“El uso de nuevos materiales de vidrio depende de la realización de grandes piezas, lo que ha supuesto un desafío en el pasado”.

“La temperatura comparativamente baja a la que pudimos sintetizar este nuevo vidrio de diamante ultraduro hace que la producción en masa sea más práctica”.

Los equipos trabaja fue publicado en la revista Naturaleza.

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Y. Shang et al. 2021. Carbón amorfo a granel ultraduro de fullereno colapsado. Naturaleza 599, 599-604; doi: 10.1038 / s41586-021-03882-9

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