Wissenschaftler der Universität Tsukuba in Japan haben eine Methode zur Umlagerung von Kohlenstoffatomen in einem Diamanten entwickelt, die es noch schwieriger macht als zuvor.
Diese neue Methode würde härtere Diamanten erzeugen, die möglicherweise in industriellen Anwendungen nützlich sein könnten, in denen synthetische Diamanten zum Schneiden verwendet werden.
Die Studie über diese "Pentadiamanten" - wie sie von ihren Schöpfern genannt werden - wurde veröffentlicht in Physical Review Letters .
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Computerberechnungen und Diamanten
Die Forscher verwendeten Computerberechnungen, um Diamanten in härtere Materialien zu verwandeln, als sie es natürlich sind - eine ziemliche Leistung Diamanten sind bereits die stärksten natürlich vorkommenden Materialien auf der Erde.
Diamanten sind nicht die einzigen Konfigurationen aus Kohlenstoffatomen, die als Allotrope bezeichnet werden. Es gibt Blei, das wir auch in unseren täglichen Stiften verwenden. Kohlenstoffnanoröhren . Wie ein Allotrop hart wird, hängt weitgehend davon ab, wie sich seine Atome miteinander verbinden.
Jeweils in regulären Diamanten Kohlenstoff Atom bildet eine Bindung mit vier Nachbarn.
Die Forscher der Universität Tsukuba haben untersucht, was passieren würde, wenn Kohlenstoffatome in einer komplexeren Struktur gebildet würden.
Das Team verwendete also eine Berechnungsmethode namens Dichtefunktionaltheorie DFT zur Berechnung der stabilsten Atomkonfiguration. Mit dieser Methode stellten die Forscher fest, dass die Elastizitätsmodul ein Maß für die Härte von Pentadiamant wurde als nahezu vorhergesagt 1.700 GPa im Vergleich zu einem normalen Diamanten mit 1.200 GPa .
"Pentadiamant ist nicht nur härter als herkömmlicher Diamant, seine Dichte ist auch viel geringer und entspricht der von Graphit", erklärte Co-Autor Professor Mina Maruyama .
"Diese Arbeit zeigt die Kraft des Entwurfs von Materialien von Anfang an. Zusätzlich zu industriellen Schneid- und Bohranwendungen könnten Pentadiamanten anstelle von Diamantambosszellen verwendet werden, die derzeit in der wissenschaftlichen Forschung verwendet werden, um den extremen Druck in Planeten wiederherzustellen", sagte Senior Co-Co.Autor Professor Susumu Okada .