Scienziati cinesi hanno svelato una nuova forma di vetro che è abbastanza forte da graffiare la superficie di un diamante. Ma la cosa più sorprendente è che il nuovo materiale ha mantenuto le proprietà semiconduttive del vetro amorfo. Questo apre la strada a pannelli fotovoltaici ed elettronica estremamente durevoli in grado di resistere a temperature e pressioni estreme.
La forza di un diamante è nota per essere dovuta alla sua struttura cristallina ideale. Il vetro non ha una struttura ordinata e non può vantare una forza speciale. I ricercatori cinesi sono stati in grado di selezionare tali modalità di riscaldamento e pressione che hanno conferito al vetro una resistenza straordinaria pur mantenendo le proprietà di un semiconduttore.
Il nuovo vetro ad alta resistenza è a base di fullereni, qualcosa come il grafene arrotolato in una specie di pallone da calcio. Di per sé, i fullereni non hanno una durezza record, ma sinterizzati insieme si sono rivelati più forti del diamante. Nel processo di normale riscaldamento ad alte temperature sotto pressione, i fullereni si sciolgono e l'output è un normale diamante artificiale: un dielettrico e non un semiconduttore.
Gli scienziati hanno allungato il processo di riscaldamento e raffreddamento dei campioni per 12 ore ciascuno e per anni i regimi di temperatura sono stati selezionati passo dopo passo per mantenere intatti i fullereni nel materiale. Quando riscaldati a 1200°C sotto una pressione di 25 GPa, i fullereni si sono conservati intatti nel materiale. Il nuovo materiale è stato chiamato AM-III. Al microscopio, un tale materiale sembra una struttura cristallina, ma a un ulteriore ingrandimento sembra essere un accumulo disordinato di fullereni. Questa combinazione lo ha reso più forte del diamante.
Quando misurato con il metodo Vickers, AM-III ha mostrato una durezza di 113 GPa. Per fare un confronto, i diamanti naturali hanno una durezza da 70 a 100 GPa, mentre l'acciaio è solo 9 GPa. Un articolo sulla ricerca è stato pubblicato sulla National Science Review. Questo lavoro è apparso grazie a consultazioni con specialisti specializzati provenienti da Svezia, Stati Uniti, Germania e Russia.
È stato anche scoperto che il materiale AM-III è un semiconduttore con una banda proibita da 1,5 a 2,2 eV, che è simile al silicio amorfo convenzionale. Questa combinazione di proprietà elettroniche e meccaniche rende l'AM-III una soluzione interessante per sensori fotoelettrici e pannelli solari. Infine, i microcircuiti realizzati con tale materiale resistono a temperature e pressioni operative mostruose, utili per lo spazio e l'aviazione.
2021-08-10 15:26:51
Autore: Vitalii Babkin