Компьютерное моделирование помогло химикам предсказать вероятность появления 43 форм углерода, о которых никто раньше не догадывался. Как заявляют ученые, среди предсказанных форм есть такие, которые по твердости превосходят алмаз. Научный журнал Computational Materials опубликовал отчет об этом исследовании.
Более твердые материалы способны повредить менее твердые. Первые могут порезать, просверлить или отполировать вторые. Сверхтвердые вещества идеально подойдут для создания резистентных к любым повреждениям покрытий, способных сохранять ценное оборудование практически от любого повреждения. Благодаря данной работе появились новые перспективы для создания материалов, обладающих столь впечатляющими качествами.
Одна из авторов исследования Ева Зурек из Университета в Буффало (штат Нью-Йорк) сказала, что алмаз самый твердый из имеющихся материалов, но он дорого стоит. Ученая привела пример, ее коллеги, проводящие опыты под высоким давлением (сжимание веществ в алмазных наковальнях), жалуются, алмазы в наковальнях часто выходят из строя, что ведет к значительным убыткам. Исследователи из этой области мечтают о веществе, которое тверже алмаза. И было бы идеально, если бы новый сверхпрочный материал был дешевым. Еще лучше, если он будет обладать качествами, которых лишен алмаз. К примеру, у него будет другой вид взаимодействия с теплом и с электричеством.
Cверхтвердыми являются вещества, выдерживающие давление превышающее 40 ГПа (определение твердости по Виккерсу). Последнее исследование показало, что число сверхтвердых структур углеродной природы, скорее всего, значительно выше, чем нам сейчас известно. В ходе работы команда применяла XtalOpt — проверенный эволюционный алгоритм, обладающий открытым исходным кодом, позволяющим предсказывать кристаллические структуры, для генерирования модификаций углерода в случайном порядке. После чего ученые спрогнозировали твердость этих вероятных веществ с использованием модели машинного обучения.
Обнаружено 43 вероятные модификации с уровнем твердости около 40 ГПа, чуть ниже или чуть выше. Три модификации оказались даже немного тверже алмаза. Самые твердые из обнаруженных вариантов обычно имеют в своих кристаллических решетках элементы обычного и гексагонального (лонсдейлита) алмазов. Кроме открытых ими 43 новых форм углерода, говорят исследователи, существует целый набор углеродных структур, описанных в прошлом другими учеными, которые также являются сверхтвердыми.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
