Ученые синтезировали сверхпрочные нити «алмазного полимера»

С открытием фуллеренов, графена и нанотрубок сюрпризы, преподносимые углеродом исследователям, не закончились. Профессор химии и руководитель группы в Пенсильванском университете (Penn State) Джон Баддинг (John V. Badding), сообщил в журнале Nature Materials об открытии алмазных нановолокон, обладающих рядом уникальных свойств.

«Полученные нами нити имеют невиданную прежде структуру, — рассказывает он. — Как будто какой-то искусный ювелир нанизал мельчайшие из возможных алмазов на длинную нитку ожерелья».

Успех пришел спустя почти столетие неудачных попыток в различных лабораториях сжатием превратить молекулы ароматических углеводородов в упорядоченный, алмазоподобный наноматериал. Авторы использовали большую установку высокого давления (пресс «Париж-Эдинбург») Окриджской национальной лаборатории (ORNL) для постепенного сдавливания шести кубических миллиметров жидкого бензена — огромное количество, если сравнивать с прежними экспериментами. Медленное увеличение давления при комнатной температуре предоставляло атомам углерода время, необходимое для перегруппировки в высокоорганизованную цепь тетраэдров, окруженных облаком унаследованных от бензола атомов водорода.

Полученная цепочка в сотни тысяч раз тоньше, чем оптоволокно и, теоретически, может оказаться самым прочным из потенциально возможных материалов. Структура алмазных нано-нитей подтверждена многочисленными методами, включая рентгеновскую и нейтронную дифракцию, Рамановскую спектроскопию, ядерный магнитный резонанс, трансмиссионную электронную микроскопию и вычисления ab initio.

Не все полученные алмазные нити имеют идеальное строение, улучшение их структуры является текущей задачей команды Баддинга. Они также исследуют пути увеличения производительности метода — пока он позволяет получать за один раз только несколько кубических миллиметров нового материала.

Открытое нановолокно может стать первым представителем нового класса алмазоподобных наноматериалов с прочным тетраэдрическим ядром и окружающими его различными атомами.

Потенциальными приложениями ученые видят легкие и высокопрочные конструкции самолетов и автомобилей, обеспечивающие огромную экономию энергоресурсов, и даже считающиеся сегодня фантастическими проекты, такие как «лифт на орбиту».