Авторы новой работы сделали из молекулярной модели бакибола новое сверхтвердое алмазное стекло. Ученые использовали дробленные молекулярные сферы из углерода, чтобы создать новый материал, который также обладает высокой теплопроводностью — его можно использовать в электронике.

Углерод — это универсальный инструмент, из которого можно сделать множество стабильных структур в различных атомных конфигурациях — от графена до алмаза. Это могут быть повторяющиеся кристаллические узоры или аморфные, как стекло. Сами атомные связи могут образовываться в двух или трех измерениях — это определяет твердость материала. Но есть формы, например, алмазное стекло, которые сложнее изготовить, чем другие.

Мы давно изучали, как синтезировать аморфный углеродный материал с трехмерными связями. Хитрость заключается в том, чтобы найти правильный исходный компонент, – Инвэй Фей, автор нового исследования.

Если поместить графит под высокое давление, то получится кристаллическая решетка алмаза. Было бы логично использовать алмаз для изготовления алмазного стекла, но его температура плавления 4,227 °C — это слишком высоко для практического использования. Поэтому авторы искали такую форму углерода, которая могла бы стать достаточно атомарно неупорядоченной, прежде чем подвергнуться давлению. Так исследователи пришли к фуллерену, или бакиболу — это молекулярное соединение, которое выглядит как выпуклые замкнутые многогранники. Оно состоит из 60 атомов углерода, расположенных в форме полого футбольного мяча.

Команда нагревала его до тех пор, пока шар не превратился в хаотичный набор. Далее вещество поместили под давление. В результате получилось алмазоподобное стекло. Его сделали в виде кусочков миллиметрового размера.

Полученное стекло выдержало 102 гигапаскаля. Это выше, чем природный алмаз, но ниже, чем AM-III — форма стекла, недавно синтезированная в Китае, она выдержала до 113 гигапаскалей.

Команда также утверждает, что новое сверхтвердое стекло обладает самой высокой теплопроводностью из всех аморфных материалов — k 26. Также его можно синтезировать при температурах от 900 до 1 000 °C, это находится в пределах досягаемости промышленного производства.