شکل جديدي از کربن با سختي بالا که الماس را میخراشد

[RAHA.G]

محققان دريافتند که با اعمال فشار به نانولوله‌هاي کربني آنها صاف شده و به‌صورت پليمر در مي‌آيند. شبيه‌سازي نشان مي‌دهد که اين ساختار قادر است الماس را نيز بخراشد. اين فشار موجب مي‌شود که کربن ساختاري جديد پيدا کند که به‌صورت 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 به‌دليل توانايي تشکيل هيبريداسيون sp، sp2 و sp3 به اشکال مختلفي وجود دارد. اين اشکال مي‌توانند خواص منحصر به‌فرد 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 به‌صورت اشکال مختلف پايدار در مي‌آيند. اين راهبرد به اين معناست که فازهاي پايدار کربني که داراي انرژي بالايي هستند مي‌توانند به‌صورت تجربي وجود داشته باشند.

تصوير هنرمندانه‌اي از اين موتور مولکولي (رنگ سياه) روي يک سطح مسي (رنگ طلايي) .

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 پيش بيني ساختار بلوري پايدار است که در آن با استفاده از ساختار شيميايي يک ترکيب در شرايط ويژه امکان تشکيل آن پيش‌بيني مي‌شود. نتايج اين شبيه سازي نشان داد که 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 بستگي به نوع فشار روي آن 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 خيلي دشوار نخواهد بود. نتايج شبيه سازي نشان مي‌دهد که اين ماده بسيار پايدار است و از بيشتر ساختارهاي کربني که توسط شبيه سازي پيش بيني شده پايدارتر است. همچنين نتايج شبيه سازي نشان مي‌دهد که که سنتز Cco-C8 به‌صورت مستقيم از طريق فشردن نانولوله‌هاي کربني انجام مي‌گيرد.

http://www.nano.ir/