Ученые получили новую форму сверхтвердого углерода

Группа исследователей из Китая, России и США опубликовала в Physical Review Letters результаты исследования, в котором показала, что ещё шесть лет назад в одном из экспериментов физики создали неизвестную ранее аллотропную модификацию углерода, структурно находящуюся между графитом и алмазом, но по твёрдости сравнимую с последним.

В опыте 2003 года Хо Кван Мао и его коллеги из Вашингтонского института Карнеги проводили холодное сжатие графита между алмазными наковальнями. При высоком давлении образовался новый материал высокой твёрдости, точную структуру которого выяснить тогда не удалось, хотя учёные использовали рентген для просвечивания образца. Одна из проблем заключалась в том, что это необычное состояние углерода существует только при высоком давлении и тут же преобразуется обратно в графит при снятии нагрузки.

Теперь же международная группа учёных из института Карнеги, Университета Цзилиня (в том числе- один из ключевых авторов новой работы Яньмин Ма) и Стонибрукского университета провела численное моделирование и восстановила гипотетическое строение нового материала, названного М-углерод (M-carbon), поскольку его решётка относится к типу моноклинных.

Исследователи объясняют, что в этой решётке отдельные плоские слои с гексагональными ячейками (что напоминает графит) образуют сильные связи между собой (что напоминает алмаз). «На сегодняшний день наша структура соответствует всем данным экспериментальных наблюдений 2003 года», — заявил один из авторов новой работы Артём Оганов, профессор Стонибрукского университета и адъюнкт-профессор МГУ.

Расчёт показал, что М-углерод стабилен при давлении выше 134 тысяч атмосфер. В отличие от графита он прозрачен и является диэлектриком, а по твёрдости (моделирование дало значение в 83,1 гигапаскаля) сравним с алмазом, сообщает журнал «Мембрана».