Теоретически предсказан: удалось получить сверхтвердый М-углерод

Профессор теоретической кристаллографии в департаменте наук о Земле при Университете Стони Брук Артем Оганов выявил структуру сверхтвердого графита.

Результаты его исследовательской работы свидетельствуют, что ранее считавшийся гипотетическим М-углерод является формой сверхтвердого углерода, который можно изготовить в лаборатории.

Гипотетическую структуру М-углерода Оганов «нарисовал на бумаге» в 2006 году. Теперь оказалось, что она прекрасно соответствует экспериментальным данным, полученным в ходе изготовления сверхтвердого графита.

Новое исследование подтверждает, что лабораторные эксперименты с графитом производят М-углерод, структура которого известна

Кроме этого, новое исследование открывает целый набор механизмов формирования нескольких потенциальных аллотропов (форм) углерода, которые можно использовать во множестве сфер науки и техники.

История особенной формы углерода началась в 1963 году, когда ученые сжали графит при комнатной температуре. Как известно, сжатие графита при высоких температурах приводит к формированию алмазов. Однако при комнатной температуре образовалась новая форма углерода, имеющая прозрачность и твердость алмаза, но по другим свойствам отличающаяся от любых других форм углерода. Так, материал стабилен при давлении 134 тыс. атмосфер, не проводит ток и по твердости сравним с алмазом.

«Эксперимент выглядит удивительно: вы сжимаете черный ультрамягкий графит, а затем он вдруг превращается в бесцветную, прозрачную, сверхтвердую форму углерода, - рассказывает Артем Оганов. - Эксперимент был повторен несколько раз, но никаких убедительных структурных моделей нового вещества создать не удавалось».

Новая работа Оганова подтверждает, что таинственной формой углерода был М-углерод, структуру которого ученый разработал несколько лет назад. По словам Оганова, алмаз не образуется в результате холодного сжатия графита, поскольку для формирования алмаза требуется преодолеть слишком большой энергетический барьер. Его можно преодолеть только при высоких температурах, когда атомы могут активно «прыгать» на большие расстояния. При низких температурах графит «выбирает» другой путь трансформации, связанный с низким активационным барьером. В результате получается М-углерод. О применении нового материала пока говорить рано – сначала надо детально изучить его свойства. Однако Органов полагает, что, как и многие формы углерода, например, графен, М-углерод может найти множество сфер применения.