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.