Yeni Ultra Sert Elmas Cam Sentezlendi
Fotoğraf: Araştırmacılar, yüksek basınçlı aparatta grafiti elmasa dönüştürme işlemine benzer şekilde fulleren C60’ı elmas cama dönüştürmek için çoklu örs presini kullanıyor.
Carnegie’den Yingwei Fei ve Lin Wang, cihazlar ve elektronikler için çok sayıda potansiyel pratik uygulama ile yeni bir ultra sert karbon camı sentezleyen uluslararası bir araştırma ekibinin parçasıdır. Tüm cam malzemeler arasında ısıl iletkenliği en yüksek bilinen en sert camdır. Bilim insanlarının araştırması Nature’da yayınlandı.
Bir malzemenin özelliklerini anlamak söz konusu olduğunda, bunu işlev formu takip etmektedir. Atomların kimyasal olarak birbirine nasıl bağlı olduğunu ve bunun sonucunda ortaya çıkan yapısal düzenleme, bir malzemenin fiziksel niteliklerini hem çıplak gözle gözlemlenebilenleri hem de yalnızca bilimsel araştırmalarla ortaya çıkarılabilenleri belirlemektedir.
Karbon, tek başına ve diğer elementlerle kombinasyon halinde kararlı yapılar oluşturma yeteneğinde rakipsiz bir elementtir. Bazı karbon formları, tekrar eden kristal kafeslerle oldukça organizedir. Diğerleri daha düzensiz, amorf olarak adlandırılan bir kaliteye sahiptir.
Karbon bazlı bir malzemeyi bir arada tutan bağ türü, sertliğini belirlemektedir. Örneğin, yumuşak grafit iki boyutlu bağlara sahiptir ve sert elmas üç boyutlu bağlara sahiptir.
Fei, “Üç boyutlu bağlara sahip amorf bir karbon malzemenin sentezi uzun süredir devam eden bir çalışma olmuştur. İşin püf noktası, basınç uygulamasıyla dönüştürmek için doğru başlangıç malzemesini bulmaktır.” diyor.
Carnegie Earth ve Planets Laboratuvarı Direktörü Richard Carlson, “On yıllardır Carnegie araştırmacıları, yeni malzemeler üretmek veya gezegenlerin derinliklerinde bulunan koşulları taklit etmede aşırı basınçlar oluşturmak için laboratuvar tekniklerini kullanarak bu alanın ön saflarında yer almışlardır.” diye ekledi.
Son derece yüksek erime noktası nedeniyle, elmas benzeri camı sentezlemek için başlangıç noktası olarak elmas kullanmak imkansızdır. Bununla birlikte, Jilin Üniversitesi’nden Bingbing Liu ve eski bir Carnegie misafir araştırmacısı olan Mingguang Yao tarafından yönetilen araştırma ekibi, içi boş bir top oluşturacak şekilde düzenlenmiş 60 molekülden oluşan bir karbon formu kullanarak buluşlarını gerçekleştirdiler. Gayri resmi olarak buckyball olarak adlandırılan bu Nobel Ödüllü malzeme, karbonu basınç altında kristalin elmasa çevirmeden önce düzensizliğe neden olmaması için futbol topuna benzer yapısını bozacak kadar ısıtıldı.
Ekip, elmas benzeri camı sentezlemek için büyük hacimli çok örslü bir pres kullandı. Cam karakterizasyon için yeterli büyüklükteydi ve özellikleri, atomik yapıyı araştırmak için çeşitli gelişmiş, yüksek çözünürlüklü teknikler kullanılarak doğrulandı.
Fei, “Bu kadar üstün özelliklere sahip bir camın sentezlenmesi yeni uygulamaların kapısını açacaktır. Yeni cam malzemelerin kullanımı, geçmişte zorluk yaratan büyük parçaların yapılmasına bağlı. Bu yeni ultra sert elmas camı sentezleyebildiğimiz nispeten düşük sıcaklık, seri üretimi daha pratik hale getiriyor.” dedi.
Kaynak: phys.org
