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2021-11-26 11:03 |
國際研究小組利用“巴基球”合成新型超硬鉆石玻璃
根據(jù)一項新研究，包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的費(fèi)英偉和王林在內(nèi)的一個國際研究小組合成了一種新的超硬形式的碳玻璃，在設(shè)備和電子方面有大量潛在的實(shí)際應(yīng)用。它是已知最硬的玻璃，在所有玻璃材料中具有最高的導(dǎo)熱性。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上。 >Qi2;t~G
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當(dāng)涉及到理解一種材料的特性時，功能遵循形式。原子如何相互化學(xué)鍵合，以及由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)排列，決定了一種材料的物理品質(zhì)--既包括那些肉眼可以觀察到的，也包括那些只有通過科學(xué)探測才能發(fā)現(xiàn)的。 )cvC9gt
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碳在形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的能力方面是無可匹敵的--無論是單獨(dú)或與其他元素結(jié)合。一些形式的碳是高度有組織的，具有重復(fù)的晶體模式。其他的則更加無序，一種被稱為無定形的特征。將碳基材料結(jié)合在一起的鍵的類型決定了其硬度。 L-Hl .UV
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費(fèi)英偉解釋說：“合成一種具有三維鍵的無定形碳材料是一個長期的目標(biāo)。訣竅是找到合適的起始材料，在施加壓力的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)化�！� @1k A%LLK
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卡內(nèi)基梅隆大學(xué)地球和行星實(shí)驗室主任Richard Carlson補(bǔ)充說：“幾十年來，卡內(nèi)基的研究人員一直處于該領(lǐng)域的前沿，利用實(shí)驗室技術(shù)產(chǎn)生極端壓力來生產(chǎn)新型材料或模仿行星內(nèi)部深處的條件。” ]v+\v re
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由于其極高的熔點(diǎn)，不可能用鉆石作為起點(diǎn)來合成鉆石玻璃。然而，由吉林大學(xué)的劉冰冰和姚明光（前卡內(nèi)基訪問學(xué)者）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過使用一種由60個分子組成的碳的形式，排列成一個空心球，取得了他們的突破。這種獲得諾貝爾獎的材料被非正式地稱為“巴基球”，它被加熱到足以使其類似足球的結(jié)構(gòu)崩潰，以誘發(fā)無序狀態(tài)，然后在壓力下將碳變成結(jié)晶鉆石。 *f,EDSN1@d
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該團(tuán)隊使用了一個大體積的多安瓿壓力機(jī)來合成鉆石玻璃。這種玻璃足夠大，可以進(jìn)行表征。它的特性用各種探測原子結(jié)構(gòu)的先進(jìn)的高分辨率技術(shù)進(jìn)行了確認(rèn)。 GB{%4)%6
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費(fèi)英偉解釋說：“一種具有如此卓越性能的玻璃的誕生將為新的應(yīng)用打開大門。新玻璃材料的使用取決于制作大塊的玻璃，這在過去是一個挑戰(zhàn)。我們能夠合成這種新的超硬鉆石玻璃的相對較低的溫度使得大規(guī)模生產(chǎn)更加實(shí)用。” R[9[lQ'vR
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