Des scientifiques chinois ont dévoilé une nouvelle forme de verre suffisamment solide pour rayer la surface d'un diamant. Mais le plus surprenant est que le nouveau matériau a conservé les propriétés semi-conductrices du verre amorphe. Cela ouvre la voie à des panneaux photovoltaïques extrêmement durables et à des composants électroniques capables de résister à des températures et des pressions extrêmes.
La force d'un diamant est connue pour être due à sa structure cristalline idéale. Le verre n'a pas de structure ordonnée et ne peut pas se vanter d'une résistance particulière. Des chercheurs chinois ont pu sélectionner de tels modes de chauffage et de pression qui ont conféré au verre une résistance extraordinaire tout en conservant les propriétés d'un semi-conducteur.
Le nouveau verre à haute résistance est basé sur des fullerènes, quelque chose comme du graphène roulé dans une sorte de ballon de football. À eux seuls, les fullerènes n'ont pas une dureté record, mais frittés ensemble, ils se sont avérés plus résistants que le diamant. Dans le processus de chauffage ordinaire à des températures élevées sous pression, les fullerènes fondent et le résultat est un diamant artificiel ordinaire - un diélectrique et pas du tout un semi-conducteur.
Les scientifiques ont prolongé le processus de chauffage et de refroidissement des échantillons pendant 12 heures chacun, et les régimes de température ont été sélectionnés étape par étape pendant des années afin de conserver les fullerènes intacts dans le matériau. Lorsqu'ils sont chauffés à 1200°C sous une pression de 25 GPa, les fullerènes sont conservés intacts dans le matériau. Le nouveau matériau a été nommé AM-III. Au microscope, un tel matériau ressemble à une structure cristalline, mais avec un grossissement supplémentaire, il semble s'agir d'une accumulation désordonnée de fullerènes. Cette combinaison le rendait plus fort que le diamant.
Mesuré par la méthode Vickers, l'AM-III a montré une dureté de 113 GPa. A titre de comparaison, les diamants naturels ont une dureté de 70 à 100 GPa, tandis que l'acier n'est que de 9 GPa. Un article sur la recherche a été publié dans la National Science Review. Ce travail est apparu grâce à des consultations avec des spécialistes spécialisés de Suède, des États-Unis, d'Allemagne et de Russie.
Il a également été découvert que le matériau AM-III est un semi-conducteur avec une bande interdite de 1,5 à 2,2 eV, ce qui est similaire au silicium amorphe conventionnel. Cette combinaison de propriétés électroniques et mécaniques fait de l'AM-III une solution attrayante pour les capteurs photoélectriques et les panneaux solaires. Enfin, les microcircuits constitués d'un tel matériau résisteront à des températures et des pressions de fonctionnement monstrueuses, ce qui est utile pour l'espace et l'aviation.
2021-08-10 15:26:51
Auteur: Vitalii Babkin