Міцність алмаза, як відомо, обумовлена його ідеальною кристалічною структурою. Скло не має впорядкованої структури і особливою міцністю похвалитися не може. Китайські дослідники змогли підібрати такі режими нагріву й тиску, які надали склу надзвичайної міцності при цьому зберігши властивості напівпровідника.
Не пропустіть ТОП-7 українських YouTube-каналів про технології: цікаво та корисно
Особливості нового надміцного матеріалу
В основі нового високоміцного скла лежать фулерени – це щось на кшталт графена, згорнутого в подобу футбольного м'яча. Самі по собі фулерени не володіють рекордною твердістю, але спечені разом вони виявилися міцнішими від алмазу. У процесі звичайного нагрівання до високих температур під тиском фулерени розплавляються, і на виході отримуємо звичайний штучний алмаз – діелектрик, а зовсім не напівпровідник.
Вчені розтягнули процес нагрівання та охолодження зразків на 12 годин кожен, а температурні режими роками підбирали крок за кроком, щоб зберегти фулерени в матеріалі цілими. При нагріванні до 1200° C під тиском 25 ГПа фулерени вдалося зберегти у матеріалі цілими.
Подряпина від шматка AM-III шириною 1 мм на поверхні натурального алмаза / Фото National Science Review
При вимірюванні твердості методом Віккерса матеріал AM-III показав твердість 113 ГПа. Для порівняння, алмази природного походження мають твердість від 70 до 100 ГПа, а сталь всього 9 ГПа. Стаття про дослідження була опублікована у виданні National Science Review. Ця робота з'явилася завдяки консультаціям з профільними фахівцями зі Швеції, США та Німеччини.
Цікаво Історія QWERTY та перший ноутбук з українською розкладкою
Також було виявлено, що матеріал AM-III є напівпровідником з діапазоном забороненої зони від 1,5 до 2,2 еВ, що аналогічно звичайному аморфному кремнію. Таке поєднання електронних та механічних властивостей робить AM-III привабливим рішенням для фотоелектричних датчиків і сонячних батарей. Нарешті, мікросхеми з такого матеріалу будуть витримувати жахливі робочі температури і тиску, що стане в нагоді для космосу та авіації.