다이아몬드와 맞먹는 초경질 소재 발견

과학자들이 수십 년 동안의 수수께끼를 풀고 지구상에서 가장 단단한 물질인 다이아몬드와 맞먹을 수 있는 거의 깨지지 않는 물질을 공개했다고 한 연구에서 밝혔습니다.

연구자들은 탄소와 질소 전구체가 극심한 열과 압력에 노출되었을 때 생성된 물질(탄소 질화물)이 다이아몬드 다음으로 두 번째로 단단한 물질인 입방정 질화붕소보다 더 강하다는 사실을 발견했습니다.

전문가들은 이번 획기적인 발전으로 자동차와 우주선의 보호 코팅, 내구성이 뛰어난 절단 도구, 태양광 패널, 광검출기를 비롯한 산업 목적으로 사용될 다기능 소재의 가능성이 열렸다고 말합니다..

재료 연구자들은 과학자들이 높은 열 저항성을 포함하여 질화탄소의 ​​뛰어난 특성을 처음으로 발견한 1980년대부터 질화탄소의 ​​잠재력을 밝혀내려고 노력해 왔습니다.

그러나 30년이 넘는 연구와 이를 합성하려는 여러 시도 후에도 신뢰할 만한 결과는 보고되지 않았습니다.

이제 에딘버러 대학교 극한 조건 과학 센터의 연구원과 독일 바이로이트 대학교, 스웨덴 린셰핑 대학교의 전문가가 이끄는 국제 과학자 팀이 마침내 획기적인 발전을 이루었습니다.

연구팀은 다양한 형태의 탄소 질소 전구체에 70~135기가파스칼(대기압의 약 100만 배)의 압력을 가하는 동시에 섭씨 1500도 이상의 온도로 가열했습니다.

이러한 조건에서 화합물의 원자 배열을 확인하기 위해 세 개의 입자 가속기(프랑스의 유럽 싱크로트론 연구 시설, 독일의 Deutsches Elektronen-Synchrotron 및 독일의 Advanced Photon Source)에서 강렬한 X선 빔으로 샘플을 조명했습니다. 미국.

연구자들은 세 가지 질화탄소 화합물이 초경도에 필요한 구성 요소를 갖고 있음을 발견했습니다.

놀랍게도 세 가지 화합물 모두 주변 압력 및 온도 조건으로 돌아가도 다이아몬드와 같은 품질을 유지했습니다.

추가 계산과 실험에 따르면 새로운 물질에는 광발광 및 높은 에너지 밀도를 비롯한 추가 특성이 포함되어 있어 소량의 질량에 많은 양의 에너지를 저장할 수 있는 것으로 나타났습니다.

연구원들은 이러한 초비압축성 질화탄소의 ​​잠재적 응용 분야가 방대하여 잠재적으로 다이아몬드와 경쟁할 수 있는 최고의 엔지니어링 재료로 자리매김할 수 있다고 말합니다.

Advanced Materials에 발표된 이 연구는 UKRI FLF 제도와 유럽 연구 보조금의 지원을 받았습니다.

에딘버러 대학교 물리 및 천문학 대학의 응집 물질 물리학 및 복합 시스템 연구소의 미래 리더 펠로우인 Dominique Laniel 박사는 다음과 같이 말했습니다. 연구원들은 지난 30년 동안 꿈을 꾸어왔습니다. 이 재료는 고압 재료 합성과 산업 응용 사이의 격차를 해소할 수 있는 강력한 인센티브를 제공합니다.”

Linköping 대학의 물리학, 화학 및 생물학과 조교수인 Florian Trybel 박사는 다음과 같이 말했습니다. “이 물질은 다기능성 측면에서 탁월할 뿐만 아니라 기술적으로 관련된 상이 지구 내부에서 수천 킬로미터 떨어진 곳에서 발견된 조건입니다. 우리는 이 공동 연구가 해당 분야에 새로운 가능성을 열어줄 것이라고 굳게 믿습니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/12/231213112513.htm