Сверхтвердый материал из молекул углерода и азота создали в Шотландии

Ученые открыли вещество, способное соперничать с алмазом в списке самых твердых материалов на планете. Оно образовалось из молекул углерода и азота, подвергшихся экстремальной температуре и давлению. Вещество, известное как нитрид углерода, оказалось прочнее кубического нитрида бора – второго по твердости материала после алмаза.

Исключительные свойства нитридов углерода заметили еще в 1980-х годах. Так, стало известно, что они обладают высокой термостойкостью. С тех пор исследователи материалов стремятся раскрыть их потенциал. Тем не менее, за более чем 30 лет научных экспериментов и попыток синтеза не удалось получить никаких достоверных результатов.

Важного прорыва достигла команда из Эдинбургского университета в Шотландии. Ученые подвергли различные формы молекул углерода и азота воздействию давления от 70 до 135 гигапаскалей (эти показатели примерно в миллион раз превышают атмосферное давление) и нагреву до 1500 градусов Цельсия.

Чтобы определить атомное расположение соединений, образцы просветили интенсивным пучком рентгеновских лучей на трех ускорителях элементарных частиц: Европейском исследовательском центре синхротронов во Франции, Немецком электронном синхротроне (DESY) в Германии и Усовершенствованном источнике фотонов (APS) в США.

В результате ученые обнаружили три соединения нитрида углерода, обладающие необходимыми «строительными блоками» для сверхтвердости. Все три соединения также сохранили алмазоподобные свойства при умеренной температуре и давлении.

Дальнейшие исследования показали, что материалы обладают дополнительными свойствами, в частности, фотолюминесценцией. Ученые заявили, что открытие новых многофункциональных материалов важно для развития различных областей промышленности. Они могут стать основой для защитных покрытий космических кораблей, режущих инструментов с высокой износостойкостью, солнечных панелей и фотоприемников, сообщает Advanced Materials.

Ранее сообщалось, что новый материал создали в Швейцарии. Образцом для него послужило птичье оперение.