Обнаружен сверхтвердый материал, способный конкурировать с алмазом

После более 30 лет попыток исследователи синтезировали сверхпрочный нитрид углерода.

Исследователи из Шотландии, Германии и Швеции решили загадку, которая длилась десятилетиями, и открыли практически неразрушимое вещество. В условиях экстремальной температуры и давления ученые синтезировали нитриды углерода, которые оказались прочнее, чем кубический нитрид бора, второй по твердости материал после алмаза.

Ученые подвергли различные формы прекурсоров углерода и азота давлению от 70 до 135 ГПа. Это примерно в миллион раз превышающему атмосферное давление на Земле. Сжатые материалы нагрели до температуры более 1 500 °С.  Затем расположение атомов изучили с помощью рентгеновского излучения на трех ускорителях частиц во Франции, Германии и США.

Этот анализ показал, что три из синтезированных соединений нитрида углерода имели структуры, необходимые для создания сверхтвердого материала. К удивлению исследователей, все соединения сохранили сверхтвердые алмазооподобные свойства, когда остыли и вернулись к атмосферному давлению. 

Дальнейшие расчеты и эксперименты показывают, что новые материалы обладают другими необычными свойствами. Например, для них характера фотолюминесценция и высокая плотность энергии, при которых большое количество энергии может храниться в небольшом количестве массы вещества.

Материаловеды пытались раскрыть потенциал нитридов углерода с 1980-х годов, когда ученые впервые заметили их исключительные свойства, в том числе высокую устойчивость к нагреву. Но после более чем трех десятилетий исследований и многочисленных попыток синтеза до сих пор не было получено никаких заслуживающих доверия результатов.

Потенциальное применение для полученных сверхтвердых нитридов углерода обширно, добавляют ученые. Например, их можно использовать при создании защитных покрытий для автомобилей и космических кораблей, высокопрочных режущих инструментов, солнечных панелей и фотодетекторов.