محققان با اعمال فشار بر روي نانولولههاي كربني، موفق به ايجاد نوعي كربن با ساختاري مشابه پليمريزاسيون سه بعدي کربن يعني فولرين، با قابليت ايجاد خراش بر روي الماس شدند.
به گزارش سرويس فناوري ايسنا، محققان دريافتند که با اعمال فشار، نانولولههاي کربني صاف شده و به صورت پليمر درميآيند. شبيهسازي نشان ميدهد که اين ساختار قادر است الماس را نيز بخراشد. اين فشار موجب ميشود کربن ساختاري جديد پيدا کند که به صورت Cco-C8 است. اين ساختار بسيار شبيه پليمريزاسيون سه بعدي کربن يعني فولرين است.
اين تحقيق توسط «يونگ جون» از دانشگاه «يانشان» انجام شده و نتايج آن در نشريه «Physical Review Letters» به چاپ رسيده است. کربن ستارهاي به دليل توانايي تشکيل هيبريداسيون sp، sp2 و sp3 به اشکال مختلفي وجود دارد. اين اشکال ميتوانند خواص منحصر به فرد خود را دارا باشند. از اين رو يافتن اشکال جديد کربني از موضوعات داغ علمي محسوب ميشود.
مهمترين نکته اين پژوهش آن است که نانولولههاي کربني مستقيما فشرده شده و به صورت اشکال مختلف پايدار درميآيند. اين راهبرد به اين معناست که فازهاي پايدار کربني که داراي انرژي بالايي هستند، ميتوانند به صورت تجربي وجود داشته باشند.
در اين پروژه محققان از روشي موسوم به آناليز ساختار بلوري با استفاده از بهينه سازي توده ذرات (CALYPSO) استفاده کردند. اين، يک روش کامپيوتري براي طراحي و پيشبيني ساختار بلوري پايدار است که در آن با استفاده از ساختار شيميايي يک ترکيب در شرايط ويژه، امکان تشکيل آن پيشبيني ميشود.
نتايج اين شبيهسازي نشان داد: ساختار Cco-C8 که يک پليمر سه بعدي از نانولولههاي کربني است، ميتواند تشکيل شود. سختي اين ترکيب 95.1 ويکرز بوده که اندکي کمتر از الماس (97.5) است. با اين حال محققان معتقدند که اين ترکيب قادر به خراشيدن و ايجاد ترک روي الماس است.
استحکام مکانيکي يک ماده به نوع فشار روي آن بستگي دارد، براي مثال قدرت کششي و برشي الماس 90 GPa است، اما استحکام تراکمي آن 223 GPa است. هرچند سختي اين ترکيب جديد از الماس کمتر است، اما استحکام تراکمي آن بيشتر از قدرت کششي و برشي الماس است. بنابراين Cco-C8 ميتواند روي الماس ترک ايجاد کند.
سنتز Cco-C8 در آينده چندان دشوار نخواهد بود. نتايج شبيهسازي نشان ميدهد که اين ماده بسيار پايدار است و از بيشتر ساختارهاي کربني که توسط شبيهسازي پيش بيني شده، پايدارتر است. همچنين نتايج شبيهسازي نشان ميدهد که سنتز Cco-C8 به صورت مستقيم از طريق فشردن نانولولههاي کربني انجام ميشود.
انتهاي پيام