Исследователи обнаружили новую форму углерода, получившую название Q-углерод. Новая форма углерода может производиться искусственным путем при комнатной температуре и давлении и при этом обладает характеристикой прочности выше, чем у алмаза.
Группа материаловедов из Университета штата Северная Каролина разработали новую твердую форму углерода, которая отличается от известных структур графита и алмаза. Исследователи считают, что такая форма углерода вряд ли может образовываться в естественных условиях. Но при этом предполагают, что образование Q-углерода предположительно может являться возможным, если речь идет о ядрах некоторых планет.
Свой же Q-углерод ученые создали в лабораторных условиях. В качестве основы они использовали материал, напоминающий стекло, и покрыли его так называемым аморфным углеродом (в этом элементе атомы углерода находятся друг другу еще не настолько плотно, чтобы образовывать кристаллические структуры, свойственные, например, алмазам). После этого они облучили углерод кратковременными 200-наносекундными импульсами мощного лазера, что привело к очень быстрому нагреву вещества до температуры 3727 градусов Цельсия. После этого материал очень быстро остудили.
Результатом эксперимента оказалось образование Q-углерода. В серии опубликованных статей, включая ту, что написана в научном журнале Journal of Applied Physics, команда ученых объясняет, что новый материал прочнее алмаза, при подаче на него электричества может светиться и, кроме того, является ферромагнетиком (при определенной температуре способен обладать намагниченностью).
Путем изменения некоторых процессов производства, а также скорости воздействия лазерных импульсов, в рамках которых углерод сначала резко нагревается, а затем резко охлаждается, ученые также создали при комнатной температуре и давлении разные алмазоподобные структуры. Обычно создание искусственных алмазов требует использования высокого давления при формировании нужной структуры.
Однако, как отмечают исследователи, есть причины, по которым Q-углеродые материалы не станут в ближайшем времени предметом роскоши на различных ювелирных изделиях. Дело в том, что ученые смогли произвести материал лишь в виде крошечной пленки размером 500 нанометров и толщиной 20 нанометров, что, в свою очередь, примерно в 100 раз меньше диаметра обычного человеческого волоса.
«Мы можем создавать Q-углеродную пленку и изучать ее свойства, однако мы лишь на начальном этапе понимания того, как ее можно использовать», — отмечает Джей Нараян, руководитель исследования.
