Промежуточная форма углерода: решена полувековая загадка

Источник: phys.org

С давних пор известно, что чистый углерод может существовать в двух вариантах — как алмаз и как графит. При этом разница в структуре настолько существенна, что физические свойства «родных братьев» абсолютно противоположны. Графит мягкий, черный и способен проводить электрический ток. Алмаз же очень твердый, прозрачный и является диэлектриком. При этом графит можно превратить в алмаз при очень высоком давлении и сверхвысокой температуре. Примерно 50 лет назад ученые впервые предположили, что возможно существование промежуточной формы углерода, получаемой из графита при высоком давлении и комнатной температуре. В 2006 году исследователи Йельского Университета (США) провели теоретические расчеты и подтвердили эти догадки. И лишь совсем недавно команда специалистов Йельского Университета, Университета Нью-Мексико (США) и Университета Окленда (Новая Зеландия) на практике доказала существование М-углерода (так была названа эта форма).

Его получили из графита, приложив давление, в 200 000 превышающее обычное давление в помещении. Температура при этом оставалась на уровне комнатной. Как отмечает соавтор проекта доцент Ван Юджиан, процесс превращение графита в М-углерод проходит очень медленно, для достижения равновесия требуется много времени. Возможно, именно поэтому предыдущие эксперименты оканчивались неудачей. То, что полученное вещество — не дефектный алмаз, а совершенно новая структура, было доказано при помощи рентгеновской дифракции, спектроскопии Рамана и других методов оптического анализа. Кристаллическая решетка М-углерода менее симметрична, чем у алмаза. При этом механические свойства материала удивительны — он более жесткий и устойчивый к сжатию, и способен нанести алмазу значительный ущерб. По мнению главного исследователя доцента Канани К. М. Ли, этот проект может стать основой производства новых сверхтвердых материалов для электроники и других отраслей промышленности.