Doba uhlíková: Nejlehčí materiál a supertvrdý grafit

Nová technologie umožňuje efektivnější výrobu kvantových teček. Aerografit je rekordmanem při hledání nejlehčího pevného materiálu, současně je až neuvěřitelně pevný. Totéž platí pro další nově připravenou modifikaci, uhlík M.

Doba uhlíková: Nejlehčí materiál a supertvrdý grafit


Po týdnu následuje pokračování novinek ze světa uhlíku a jejich možných využití především v elektronice.

(předcházející článek: Novinky ze světa grafenu: solární články a dvojvrstvé tranzistory)

 

Grafenové tečky pomocí diamantu

Výzkumníci z Kansas State University navrhli nový postup přípravy grafenových kvantových teček o definované velikosti a tvaru. Hlavní využití by tento objev měl najít v elektronice a optoelektronice.
Diamant zmíněný v titulku se ovšem nepoužívá jako vstupní materiál (to by pak grafen mj. vyšel celkem draho). Slouží v roli nože, kterým se krájí grafit na miniaturní bloky, meziprodukt pro přípravu kvantových teček. Bloky se pak odlupují v podobě „šupin“ požadovaných parametrů. Z tvaru a velikosti grafenových teček vyplývají elektrické, magnetické, optické i chemické vlastnosti finálního materiálu.
Nová metoda má být navíc i celkem efektivní, tj. grafenové tečky se získají ve značné hustotě. To by mělo umožnit vyrábět je v množství potřebném pro průmyslové aplikace. Za využití grafenových kvantových teček nejblíže praktické realizaci se pokládají solární články. Stejná metoda by měla umožnit vyrábět i grafenové pásky o velmi malé šířce.
Výzkumný tým vedl profesor chemického inženýrství Vikas Berry a článek o nové metodě vyšel v Nature Communications.

Zdroj: Phys.org

 

Uhlík M – supertvrdý grafit potvrzen

Na světě je další modifikace uhlíku: supertvrdý grafit.
Profesor Artem R. Oganov ze Stony Brook University připravil tuto látku už v roce 2006. Teprve nyní se však podařilo (opět Oganovově týmu) dokázat, že experimentální data a počítačové simulace popisující strukturu uhlíku M spolu souhlasí.
Uhlík typu M vzniká stlačováním grafitu za pokojové teploty. Při vyšší teplotě by se zrodil diamant, za nízké teploty nemají atomy uhlíku ale dostatečnou energii potřebnou k tomu, aby překonaly energetickou bariéru spojen s budování krystalové struktury diamantu; první pokusy tohoto typu se datují už do 60. let 20. století.

Výsledkem je forma, která je podobně jako diamant supertvrdá a průhledná, ale její další vlastnosti se od jiných modifikací uhlíku liší, uhlík M je např. bezbarvý. Supertvrdý grafit je jakoby „mezi“ běžným grafitem a diamantem;
Teprve se ukáže, zda se uhlík M dočká takové slávy jako další nedávno objevené modifikace uhlíku. Jeho konkrétnější technologické aplikace navrženy dosud nebyly.

Zdroj: Phys.org

 

Nejlehčí materiál

Uhlík vstoupil také do soutěže o nejlehčí pevný materiál. V tomto případě se opět nejedná přímo o grafen, ale o jeho běžnějšího příbuzného – grafit, přesněji řešeno formu tzv. aerografitu. Aktuálně nejlehčí látku připravili výzkumníci z univerzity v německém Kielu.
Aerografit má hustotu 0,2 mg na cm3 (předchozí rekord měl hodnotu 0,9). Základem materiálu je síť uhlíkových nanotrubiček, většinu materiálu ovšem vyplňuje samotný vzduch. Takováhle „nadýchaná pěna“ je samozřejmě snadno stlačitelná; zajímavé ale je, že hustota uhlíku je dostatečná na to, aby aerografit byl dobře elektricky vodivý. Materiál je i dostatečně pevný, takže sám od sebe se nerozpadne, ba dokonce struktura unese až 40 000násobek své váhy, čímž výrazně překonává předchozí nejpevnější látky. Navíc disponuje i tvarovou pamětí, takže po stlačení se po vypnutí vnější síly dokáže zase „nadýchat“.
Aerografit vědci připravili z běžného grafitu růstem uhlíkových trubiček na matrici z oxidu zinečnatého, pak byl ovšem uhlík od původní kostry oddělen.

Zdroj: Phys.org

 

Za týden tento miniseriál dokončíme, mj. se podíváme na výzkumy materiálů, které lze pokládat za konkurenci grafenu.











Komentáře