Исследователи обнаружили, что подвергая предшественников углерода и азота экстремальным температурам и давлению, они получают материалы, называемые нитридами углерода, превосходящие по прочности кубический нитрид бора, второй по твердости материал после алмаза.
Этот прорыв открывает перспективы для создания многофункциональных материалов, применяемых в промышленности, таких как защитные покрытия для автомобилей и космических кораблей, высокопрочные режущие инструменты, солнечные панели и фотодетекторы, утверждают эксперты.
С начала 1980-х годов исследователи изучали потенциал нитридов углерода, обнаруживая их уникальные свойства, включая высокую термическую устойчивость. Несмотря на многие попытки синтеза, не удавалось получить надежные результаты.
Международная группа ученых, во главе с исследователями из Центра науки об экстремальных условиях Эдинбургского университета и специалистами из университетов Байройт (Германия) и Линчёпинг (Швеция), смогла добиться прорыва. В экспериментах они подвергали различные формы прекурсоров углерода и азота давлению от 70 до 135 гигапаскалей при температуре более полутора тысяч градусов по Цельсию.
С использованием интенсивного рентгеновского луча на ускорителях частиц во Франции, Германии и США, исследователи выяснили, что три соединения нитрида углерода обладают структурой, придающей им сверхтвердость. Удивительно то, что эти материалы сохраняют алмазоподобные свойства при возвращении к условиям окружающей среды.
Дополнительные исследования показали, что новые материалы обладают дополнительными свойствами, такими как фотолюминесценция и высокая плотность энергии, что может сделать их перспективными конструкционными материалами, конкурирующими с алмазами. Исследование, опубликованное в Advanced Materials, было финансировано средствами UKRI FLF и европейскими исследовательскими грантами.
Доктор Доминик Ланиэль, научный сотрудник Института физики конденсированных сред и сложных систем Школы физики и астрономии Эдинбургского университета, отметил, что открытие этих новых материалов создает сильный импульс для развития синтеза материалов под высоким давлением и их промышленного применения.
Доктор Флориан Трибель, доцент кафедры физики, химии и биологии Линчёпингского университета, подчеркнул, что эти материалы не только обладают многофункциональностью, но также могут быть восстановлены под высоким давлением, подобным условиям внутри Земли, что открывает новые перспективы в этой области.
