Vědci vyrobili nerozbitný materiál tvrdý téměř jako diamant s vysokou hustotou energie

Trvalo to více než tři desetiletí, ale vědci věří, že se jim podařilo vytvořit materiál, který je téměř nemožné rozbít a který by mohl konkurovat diamantu jako nejtvrdší látka na planetě, píše portál Newatlas.

Mezinárodnímu týmu vedenému výzkumníky z Centra pro vědu v extrémních podmínkách na Edinburské univerzitě se podařil průlom: syntézou prekurzorů uhlíku a dusíku vytvořili nitridy uhlíku, které jsou tvrdší než kubický nitrid boru – v současnosti druhý nejtvrdší materiál po diamantu.

„Po objevení prvního z těchto nových materiálů nitridu uhlíku jsme nevěřili, že se nám podařilo vyrobit materiály, o kterých vědci snili posledních třicet let,“ řekl Dominique Laniel z Edinburské univerzity. „Tyto materiály jsou silným podnětem k překlenutí propasti mezi vysokotlakou syntézou materiálů a průmyslovými aplikacemi.“

Zatímco vědci rozpoznali potenciál nitridů uhlíku již v 80. letech minulého století, včetně jejich vysoké tepelné odolnosti, jejich vytvoření bylo jiným příběhem. Ve skutečnosti nebyly vypracovány žádné věrohodné studie jejich syntézy – až doposud.

Tým, jehož členy byli také odborníci na materiály z univerzity v německém Bayreuthu a švédské univerzity v Linköpingu, dosáhl tohoto úspěchu tím, že vystavil různé formy prekurzorů uhlíkového dusíku tlaku 70-135 gigapascalů (neboli milionkrát vyššímu, než je náš atmosférický tlak) a současně je zahřál na více než 1500 °C.

Uspořádání atomů pak bylo zkoumáno pomocí rentgenového záření v European Synchrotron Research Facility ve Francii, Deutsches Elektronen-Synchrotron v Německu a Advanced Photon Source v USA.

Tato analýza odhalila, že tři ze syntetizovaných sloučenin nitridu uhlíku mají strukturu požadovanou pro průlomový supertvrdý materiál. Vědce pak příjemně překvapilo, že si trojice sloučenin zachovala své ultratvrdé vlastnosti i po ochlazení a návratu k okolnímu tlaku.

Tým se domnívá, že tento průlom otevírá cestu k mnoha způsobům využití, včetně ochranných povlaků pro vozidla a kosmické lodě, výkonných řezných nástrojů a fotodetektorů.

„Tyto materiály jsou nejen výjimečné svou multifunkčností, ale ukazují, že technologicky důležité fáze lze obnovit ze syntézy tlaku odpovídajícího podmínkám, které se nacházejí tisíce kilometrů v zemském nitru,“ řekl Florian Trybel, odborný asistent na Linköping University. „Pevně věříme, že tento společný výzkum otevře nové možnosti v této oblasti.“

Ačkoli zatím není jasný rozsah jejich schopností, bylo zjištěno, že nestlačitelné sloučeniny nitridu uhlíku mají také fotoluminiscenci, piezoelektrické vlastnosti a vysokou energetickou hustotu, takže jsou schopny uchovávat velké množství energie v malém množství hmoty.

Zdroj: Newatlas