中国の科学者たちは、ダイヤモンドの表面を傷つけるのに十分な強度を持つ新しい形のガラスを発表しました。しかし、最も驚くべきことは、新しい材料がアモルファスガラスの半導体特性を保持していることです。これにより、極端な温度と圧力に耐えることができる非常に耐久性のある太陽光発電パネルと電子機器への道が開かれます。
ダイヤモンドの強度は、その理想的な結晶構造によるものとして知られています。ガラスは秩序だった構造を持たず、特別な強度を誇ることはできません。中国の研究者は、半導体の特性を維持しながら、ガラスに並外れた強度を与えるような加熱モードと圧力モードを選択することができました。
新しい高強度ガラスは、グラフェンを一種のサッカーボールに丸めたようなフラーレンをベースにしています。フラーレン自体は記録的な硬度を持っていませんが、一緒に焼結すると、ダイヤモンドよりも強いことがわかりました。通常の圧力下での高温への加熱の過程で、フラーレンは溶け、出力は通常の人工ダイヤモンド、つまり誘電体であり、半導体ではありません。
科学者は、サンプルをそれぞれ12時間加熱および冷却するプロセスを拡張し、フラーレンを材料内で無傷に保つために、温度レジームを何年にもわたって段階的に選択しました。 25 GPaの圧力下で1200°Cに加熱すると、フラーレンは材料内に無傷で保存されました。新しい材料はAM-IIIと名付けられました。顕微鏡下では、そのような材料は結晶構造のように見えますが、さらに拡大すると、フラーレンの無秩序な蓄積であるように見えます。この組み合わせにより、ダイヤモンドよりも強くなりました。
ビッカース法で測定したところ、AM-IIIの硬度は113GPaでした。ちなみに、天然ダイヤモンドの硬度は70〜100 GPaですが、鋼はわずか9GPaです。研究に関する記事がNationalScienceReviewに掲載されました。この作品は、スウェーデン、アメリカ、ドイツ、ロシアの専門家との協議のおかげで登場しました。
また、AM-III材料は、従来のアモルファスシリコンと同様に、バンドギャップが1.5〜2.2eVの半導体であることがわかりました。この電子的特性と機械的特性の組み合わせにより、AM-IIIは光電センサーやソーラーパネルにとって魅力的なソリューションになっています。最後に、そのような材料で作られたマイクロ回路は、宇宙や航空に役立つ巨大な動作温度と圧力に耐えることができます。
2021-08-10 15:26:51
著者: Vitalii Babkin