Sposób, w jaki atomy są ze sobą połączone determinuje właściwości fizyczne materiału – zarówno te, które można zaobserwować gołym okiem, jak i te, które ujawniają się dopiero podczas złożonych badań naukowych.
Magiczny węgiel
Węgiel nie ma sobie równych w tworzeniu stabilnych struktur – samodzielnie i w połączeniu z innymi pierwiastkami. Niektóre postaci węgla są zorganizowane, z powtarzającymi się siatkami krystalicznymi, a inne bardziej nieuporządkowane, o strukturze amorficznej.
Czytaj też: Tej cząsteczki poszukiwano od 70 lat. Wreszcie się udało zsyntetyzować krystaliczny nanografen
Co więcej, rodzaj wiązań chemicznych występujących w cząsteczce węglowej, decyduje o jego twardości. Miękki grafit ma dwuwymiarowe wiązania, a twardy diament wiązania trójwymiarowe.
Synteza amorficznego materiału węglowego z trójwymiarowymi wiązaniami jest celem, do którego dążymy od dawna. Sztuką jest znalezienie odpowiedniego materiału wyjściowego, który można przekształcić z zastosowaniem ciśnienia.Yingwei Fei z Carnegie Science
Ze względu na bardzo wysoką temperaturę topnienia, nie można wykorzystać diamentu jako punktu wyjścia do syntezy szkła diamentopodobnego. Zespół badawczy, kierowany przez Bingbing Liu z Uniwersytetu Jilin i Mingguang Yao – byłego stypendystę Carnegie – dokonał przełomu stosując formę węgla składającą się z 60 cząsteczek ułożonych w pustą kulę. Jest to buckminsterfulleren (zwany także buckyball), czyli fuleren C60 o kształcie kulistym.
Od dziesięcioleci naukowcy z Carnegie są w czołówce w tej dziedzinie, wykorzystując techniki laboratoryjne do generowania ekstremalnych ciśnień w celu wytworzenia nowatorskich materiałów lub naśladowania warunków występujących głęboko we wnętrzach planet.Richard Carlson, dyrektor Carnegie Earth and Planets Laboratory
![](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fkonto.chip.pl%2Fuploads%2F2021%2F11%2Fszklo-2.jpg&w=1600&q=85)
Naukowcy użyli buckminsterfullerena do syntezy szkła diamentopodobnego. Jego właściwości zostały potwierdzone przy użyciu różnych zaawansowanych technik badania struktury atomowej.
Stworzenie szkła o tak doskonałych właściwościach otworzy drzwi do nowych zastosowań. Zastosowanie nowych materiałów szklanych zależy od produkcji dużych kawałków, co w przeszłości stanowiło wyzwanie. Stosunkowo niska temperatura, w której udało nam się zsyntetyzować to nowe ultra twarde szkło diamentowe, sprawia, że masowa produkcja staje się bardziej praktyczna.Yingwei Fei
O szczegółach badań można przeczytać w Nature i na stronie Carnegie Science.