Искусственный алмаз получен при комнатной температуре

23.11.2020

Новая технология позволяет синтезировать искусственные алмазы без сильного нагревания и получать даже редчайший лонсдейлит с особо прочными кристаллами.

В естественных условиях алмазы формируются глубоко в недрах Земли. Его образование занимает немало времени, требует высокого давления и нагрева выше 1000 °C. Получать синтетические алмазы удается быстрее, хотя процесс по-прежнему происходит при огромных давлениях и температурах. Обойтись без нагревания ученые научились только теперь, разработав синтез алмазов при обычной комнатной температуре.

Атомы углерода могут образовывать самые разные структуры - от плоского и черного графена до сверхпрочного и прозрачного алмаза. Однако и алмазы бывают разными: частицы в его кристаллах могут складываться не только в "классическую" кубическую, но и в гексагональную кристаллическую решетку, образуя особую форму алмаза - лонсдейлит. Он отличается еще большей твердостью, чем кубический, однако в природе встречается намного реже. Да и в лаборатории получить его сложнее.

Однако международной команде ученых во главе с профессором Австралийского национального университета Джоди Брэдби удалось синтезировать и кубическую, и гексагональную формы алмаза без использования высоких температур. Как правило, для этого пытаются искусственно воссоздать условия земных недр с их жаром и огромным давлением. Однако на этот раз физики обратились к другому естественному механизму образования алмазов - метеоритному.

Эти кристаллы действительно могут появляться из углерода в результате мощных ударов небесных тел, причем не только на Земле, но и в космосе. Предполагается, что температура при этом не так важна, как сдвиговая сила, благодаря которой разные слои материала испытывают усилие, направленное в разные стороны. Представьте сильный толчок в стол с плохо закрепленными ножками: столешница сдвигается в одну сторону, ножки - в обратную.

Поэтому авторы сконструировали установку, которая позволяла воздействовать на образец графита мощным сдвиговым усилием и одновременно огромным давлением. Рассмотрев затем образец под электронным микроскопом, они обнаружили кристаллы алмаза. Кубические кристаллы образовали тончайший "капилляр" между слоями лонсдейлита. Процесс занял всего несколько минут, и ученые надеются, что его удастся доработать для промышленного применения и массового синтеза этого невероятно прочного материала.

Возможно даже, что, дополнительно повысив сдвиговую силу, удастся снизить давление, необходимое для образования кристаллов. Пока для этого требуется порядка 80 ГПа - как замечают авторы, "давление, сравнимое с весом 640 африканских слонов, балансирующих на носке балетного пуанта".

<< Назад: Сетевое хранилище TerraMaster F5-221 24.11.2020

>> Вперед: Смешанная реальность для автомобилей 23.11.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Стабильный двумерный электронный газ на поверхности полупроводника 06.03.2014 Немецкие физики впервые смогли превратить фрагмент полупроводника в особую структуру, на поверхности которой существует "двумерный электронный газ" - набор электронов, способных двигаться по двум осям и жестко "закрепленных" на третьей оси. Некоторые материалы способны ограничивать то, как движутся электроны внутри них при внешнем воздействии. К примеру, при появлении внешнего электрического поля внутри особых полупроводников часто возникает особая зона, "двумерный электронный газ" (ДЭГ). Необычные свойства электронов в этой зоне могут помочь нам создать высокотемпературные сверхпроводники, экзотическую наноэлектронику или новые способы передачи информации. Ульрика Диболд из Технологического университета Вены (Австрия) и ее коллеги сделали шаг к созданию таких приборов, изучая свойства кристаллов из титаната стронция - полупроводника, состоящего из атомов титана, стронция и кислорода. Данное вещество, вместе с другим соединением, алюминатом лантана, уже применялось для изучения свойств ДЭГ, возникающего на границе между их пластинками. Авторы статьи заметили, что манера движения электронов на поверхности кристаллов из титаната стронция может сильно меняться в зависимости от того, какие атомы расположены на границе с воздухом. Физики реализовали эту идею в виде модели и просчитали такой вариант структуры атомов стронция, кислорода и титана, на поверхности которой должен возникать двумерный электронный газ. Диболд и ее коллеги воплотили ее в реальность, обработав кристалл титаната стронция при помощи лазера, удалившего "ненужные" атомы с его поверхности. Эксперимент завершился удачно - ученые получили стабильный ДЭГ на поверхности кристалла, свойства которого совпадают с теоретическими выкладками. Как полагают физики, дальнейшее изучение таких кристаллов поможет понять, сможем ли мы использовать все потенциальные преимущества ДЭГ в технике и науке.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026