Carbonio massivo amorfo e ultraduro da del fullerene collassato

I materiali amorfi ereditano l'ordine a breve e medio raggio dal cristallo corrispondente e quindi conservano alcune delle sue proprietà pur mostrando nuove proprietà. A causa di queste importanti applicazioni in tecnologia, il carbonio amorfo con ibridazione sp² o mista sp²–sp³ è stato esplorato e preparato, ma la sintesi di carbonio amorfo massivo con una concentrazione sp³ vicino al 100% remane una sfida. Tali materiali ereditano l'ordine a corto/medio raggio del diamante e dovrebbero anche ereditare le sue proprietà superiori. Sono stati recentemente sintetizzati con successo dei campioni delle dimensioni del millimetro—con volumi 103–104 volte più grandi di quelli prodotti in studi precedenti—di carbonio amorfo trasparente, quasi puro sp³ scaldando dei fullereni a pressioni vicine al confine di collasso della gabbia cristallina. Il materiale sintetizzato consiste in molti cluster orientati in maniera casuale con ordine a corto/medio raggio del tipo del diamante e possiede la durezza più elevata (101.9 ± 2.3 GPa), modulo elastico (1,182 ± 40 GPa) e conducibilità termica (26.0 ± 1.3 W m−1 K−1) osservata in qualsiasi materiale amorfo noto. Mostra anche bandgap ottici regolabili da 1.85 eV a 2.79 eV. Queste scoperte contribuiscono alla nostra conoscenza circa i materiali amorfi avanzati e la sintesi di materiali amorfi tramite tecniche ad altra pressione ed alta temperatura e può permettere nuove applicazioni per i solidi amorfi.

Shang, Y., Liu, Z., Dong, J. et al. Ultrahard bulk amorphous carbon from collapsed fullerene. Nature 599, 599–604 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03882-9