Το νέο άθραυστο υλικό που δημιούργησαν οι επιστήμονες, ανοίγει το δρόμο για μια πληθώρα χρήσεων, συμπεριλαμβανομένων προστατευτικών επικαλύψεων για οχήματα και διαστημόπλοια, ισχυρά εργαλεία κοπής και φωτοανιχνευτές. Είναι επίσης ικανό να αποθηκεύει μεγάλη ποσότητα ενέργειας σε μικρή ποσότητα μάζας.
Χρειάστηκαν περισσότερες από τρεις δεκαετίες, αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έχουν δημιουργήσει ένα υλικό που είναι σχεδόν αδύνατο να σπάσει και θα μπορούσε να ανταγωνιστεί το διαμάντι ως τη σκληρότερη ουσία στον πλανήτη.
Μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής ερευνητές από το Centre for Science at Extreme Conditions στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου έκανε μια σημαντική ανακάλυψη, συνθέτοντας πρόδρομες ουσίες άνθρακα και αζώτου για να δημιουργήσει νιτρίδια άνθρακα, τα οποία είναι πιο σκληρά από το κυβικό νιτρίδιο του βορίου – αυτή τη στιγμή το δεύτερο σκληρότερο υλικό μετά από το διαμάντι.
Ο Dominique Laniel από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου εξέφρασε την έκπληξή του για την ανακάλυψη του πρώτου από αυτά τα νέα υλικά νιτριδίου του άνθρακα. Ανέφερε ότι η παραγωγή αυτών των υλικών θεωρείται όνειρο για τους ερευνητές τα τελευταία 30 χρόνια. Αυτά τα υλικά παρέχουν επίσης μια μεγάλη ευκαιρία να γεφυρωθεί το χάσμα μεταξύ της σύνθεσης υλικών υψηλής πίεσης και των βιομηχανικών εφαρμογών.
«Τα νιτρίδια του άνθρακα που διαθέτουν τρισδιάστατα πλαίσια τετραέδρων CN4 είναι μία από τις μεγάλες φιλοδοξίες της επιστήμης των υλικών», σημείωσαν οι ερευνητές.
Η ομάδα, η οποία περιλάμβανε επίσης εμπειρογνώμονες υλικών από το Γερμανικό Πανεπιστήμιο του Bayreuth, και το Σουηδικό Πανεπιστήμιο Linköping, πέτυχε το κατόρθωμα υποβάλλοντας διαφορετικές μορφές προδρόμων ανθρακικού αζώτου σε πιέσεις 70-135 gigapascal (ή ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική μας πίεση). θερμαίνοντάς τα ταυτόχρονα σε περισσότερους από 1.500 °C.
Στη συνέχεια, η ατομική διάταξη εξετάστηκε μέσω δέσμης ακτίνων Χ στην Ευρωπαϊκή Ερευνητική Εγκατάσταση Synchrotron στη Γαλλία, στο Deutsches Elektronen-Synchrotron στη Γερμανία και στην Advanced Photon Source στις ΗΠΑ.
Αυτή η ανάλυση αποκάλυψε ότι τρεις από τις συντιθέμενες ενώσεις νιτριδίου του άνθρακα είχαν δομές που απαιτούνται για το εξαιρετικά σκληρό υλικό. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες εξεπλάγησαν όταν είδαν ότι η τριάδα των ενώσεων διατήρησε τις εξαιρετικά σκληρές ιδιότητές τους όταν ψύχθηκε.
Η ομάδα πιστεύει ότι αυτή η ανακάλυψη ανοίγει το δρόμο για μια πληθώρα χρήσεων, συμπεριλαμβανομένων προστατευτικών επικαλύψεων για οχήματα και διαστημόπλοια, ισχυρά εργαλεία κοπής και φωτοανιχνευτές.
«Αυτά τα υλικά δεν είναι μόνο εξαιρετικά στην πολυλειτουργικότητά τους, αλλά δείχνουν ότι οι τεχνολογικά σχετικές φάσεις μπορούν να ανακτηθούν από μια πίεση σύνθεσης ισοδύναμη με τις συνθήκες που βρίσκονται χιλιάδες χιλιόμετρα στο εσωτερικό της Γης», δήλωσε ο Florian Trybel, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Linköping. Πιστεύουμε ακράδαντα ότι αυτή η συλλογική έρευνα θα ανοίξει νέες δυνατότητες».
Αν και δεν είναι ακόμη σαφής η έκταση των δυνατοτήτων του, οι ασυμπίεστες ενώσεις νιτριδίου του άνθρακα βρέθηκαν επίσης να έχουν φωτοφωταύγεια, πιεζοηλεκτρική και υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, ικανές να αποθηκεύουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας σε μικρή ποσότητα μάζας.
«Τα νέα νιτρίδια άνθρακα είναι μοναδικά μεταξύ των υλικών υψηλής πίεσης, καθώς παράγονται πάνω από 100 GPa και μπορούν να ανακτηθούν στον αέρα σε συνθήκες περιβάλλοντος».
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Advanced Materials.
επιμέλεια Hellas-now.com
Ακολουθήστε το Hellas-now.com στο Facebook και στο Google news. Μπορείτε επίσης να μας βρείτε στο Telegram και στο Twitter
