Hiện nay, Wang và đội của ông đang tiếp tục kiểm tra các tính chất của OACC và khảo sát cấu trúc nguyên tử của những đám carbon đã co lại của nó, đồng thời nghiên cứu những chất liệu nà[r]
(1)Carbon vơ định hình có trật tự cứng kim cương Một dạng carbon đủ cứng để cắt kim cương vừa nhà nghiên cứu người Mĩ và Trung Quốc tạo Chất liệu mới, gọi đám carbon vơ định hình có trật tự (OACC), có cấu trúc độc đáo chỗ vừa có thành phần kết tinh vừa có thành phần trật tự Dưới đạo của Lin Wang Viện Khoa học Carnegie Mĩ, chất liệu tạo cách cho phân tử carbon-60 hòa tan chịu áp suất gấp 300.000 lần áp suất khí quyển.
Carbon có nhiều dạng thù hình, graphite, kim cương, ống nano, graphene than Nhưng nay, tất phân loại chất kết tinh – cấu tạo từ đơn vị nguyên tử lặp lại tuần hoàn – chất vơ định hình, nghĩa thiếu trật tự cấu trúc xa thấy tinh thể Là chất liệu kết tinh gồm đám vơ định hình, OACC cấu trúc carbon lai mà người ta thấy vừa phần vơ định hình vừa phần kết tinh
Khi đưa dung môi m-xylene vào mẫu bóng bucky bình thường trộn chúng nén đến áp suất 32 GPa, các quả cầu co lại chúng trở thành vơ định hình Nhưng dung mơi giữ đám vơ định hình chỗ trong không gian mạng lưới có trật tự, nên chất liệu siêu cứng gọi “đám carbon vơ định hình có
trật tự” tạo (Ảnh: Shutterstock)
Những lồng carbon co lại
Để tạo dạng carbon, nhà nghiên cứu bắt đầu với phân tử carbon-60 – lồng cầu có trật tự cao trơng tựa bóng đá chúng có cấu trúc gồm vịng carbon năm cạnh sáu cạnh Sau đó, Wang đồng cho thêm phân tử dung môi hữu cơ, m-xylene, vào cầu đó, trước nén chất liệu đến áp suất khủng khiếp lớn 32 GPa Khi xét kĩ, nhà khoa học tìm thấy lồng cầu carbon bị phá vỡ co lại chúng thành đám carbon vô định hình bị khóa lại chỗ chúng mạng lưới tạo phân tử dung môi
“Các phân tử dung môi giữ vai trị thiết yếu,” Wang giải thích “Với carbon-60 tinh khiết, lồng carbon co lại, toàn cấu trúc chuyển thành vơ định hình Nhưng chất liệu này, có số phân tử dung mơi đó, nên lồng carbon co lại, chúng không di chuyển được.”
Gây ấn tượng
Nhưng thật khiến Wang đồng sửng sốt họ nén dạng carbon đến áp suất lên tới 60 GPa đầu nhọn cặp kim cương đe kim cương Khi họ giải phóng áp suất sau kiểm tra dụng cụ mình, họ tìm thấy kim cương – chất liệu cứng tự nhiên – thật bị cắt mẫu chất họ
Tính cứng kim cương quy cho thực tế nguyên tử carbon nối với láng giềng nhóm bốn liên kết cộng hóa trị mạnh Simon Parsons, nhà tinh thể học phân tử trường Đại học Edingburg Anh, người khơng có liên quan nghiên cứu trên, cảm thấy ngạc nhiên cấu trúc phân tử đưa đến loại cứng “Tơi nghĩ kim cương với khuôn mẫu cấu trúc 3D trải rộng trọn vẹn cứng chất liệu có phân tử hịa tan bít lỗ bên trong,” ông nói “Nhưng điều không đây.”
(2)suất lớn 32 GPa, chất liệu trải qua biến đổi vĩnh viễn, với liên kết lồng carbon-60 bị phá vỡ hình thành lại Khi áp suất giải phóng, chất liệu siêu cứng lấy lại điều kiện xung quanh nguyên vẹn Khi nhà nghiên cứu làm nóng OACC để giải phóng dung mơi, trật tự xa biến suy thối thành viên gạch cấu trúc trật tự co lại nó, tiếp tục xác nhận vai trị thiết yếu dung mơi việc mang lại tính tuần hồn OACC
Hướng phát triển
Một ưu điêm tiềm chất liệu tạo nhiệt độ phịng Nhưng có tính cạnh tranh kinh tế với kim cương tổng hợp hay khơng cịn chờ Kim cương tổng hợp chế tạo nhiệt độ khoảng 1500oC Tuy nhiên, nhà nghiên cứu tin OACC có tiềm có nhiều cơng dụng cơ, điện tử điện
Hiện nay, Wang đội ông tiếp tục kiểm tra tính chất OACC khảo sát cấu trúc nguyên tử đám carbon co lại nó, đồng thời nghiên cứu chất liệu chế tạo với phân tử dung môi khác áp suất cao
Đây phương diện mà Parsons cảm thấy hứng thú “Cái bật cơng trình nghiên cứu tơi,” ông nói, “là chỗ carbon-60 kết tinh với dung mơi khác dung mơi có tính tuần hồn khác nhau, cho phép bạn xử lí kĩ thuật cấu trúc tinh thể khác cách thay đổi dung môi