Rahvusvaheline teadlaste rühm kinnitas professor PhD. Artjom R. Oganovi juhtimisel uue süsinikstruktuuri. Tulemused avalikustati 26. juunil värskes Nature kirjastuse ajakirjas Scientific Reports.
M-süsiniku struktuur.
1963. aastal avastasid Aust ja Drickamer toatemperatuurse grafiidi kompresseerimisel uue ülikõva süsinikmaterjali vormi. Varem oli teada, et grafiidi kompresseerimine kõrgel temperatuuril muudab selle teemantiks. Uus materjal oli läpipaistev ja meenutas teemanti, ent selle seesmised omadused olid erinevad. Füüsikalist seletust ei osatud uuele faasisiirdele anda, sest mikromaailma vaatlemise tehnoloogia resolutsioon oli tol ajal madal. „Eksperiment ise on lihtne, tuleb vaid musta pehmet grafiiti kokku suruda, mis seejärel järsku värvituks, läbipaistvaks kõvaks materjaliks muutub. Katset sooritati mitu korda, ent andmed olid ebaselged,“ kommenteeris Organov.
2006. aastal valmistas Oganovi teadusrühm ülitugeva süsinikmaterjali, mis nimetati „M-süsinikuks.“ (M-Carbon). Pärast seda avastati kahe aasta jooksul veel rodu sama klassi materjalide, mis kõik kandsid analoogseid nimetusi, näiteks F-, O-, P-, R-, S-, T-, W-, X-, Y või Z-süsinik, ent selge koondav teadmine materjali omaduste kohta oli vajaka.
Materjali füüsikaliste omaduste mõistmiseks viis Oganov läbi keeruka arvutisimulatsiooni, millest selgus, et M-süsinik on sama materjal, mis 1963. aastal avastati. Simulatsiooni strateegiliseks sihiks oli leida madalaima energeetilise aatomite üleminekubarjääriga süsinikstruktuur. Selleks kasutas töörühm hiljuti materjalifüüsikale kohandatud võimast arvutusmeetodit, mis kannab nimetust transition path sampling (põhineb Monte Carlo algoritmil -toim.). Uurimus andis lisaks detailse kirjelduse veel eksperimentaalselt kinnitamata süsiniku allotoopidele.
Organovi sõnul ei moodustu külmkompressioonis teemant seetõttu, et aatomite võrestruktuuri vastava muutmise energeetiline barjäär on liiga kõrge. Seda saab ületada vaid kõrgematel temperatuuridel. Madalal temperatuuril toimuvad energeetiliselt vähemkulukad üleminekud.
Uuel kinnitatud materjaliklassil puuduvad veel konkreetsed rakendused, ent vaadates tagasi nanoteaduse rajanud fullereenidele ja tulevikuelektroonika alusmaterjalile grafiidile on Oganovi sõnul ootused suured.
[vsw id=”bm0ZmXpHCk0″ source=”youtube” width=”425″ height=”344″ autoplay=”no”]
Allikas: Phys.org
Leave a Reply