Твердые как алмаз и гибкие как пластик, столь востребованные алмазные нановолокна могли бы произвести революцию в нашем мире – если бы их не было так сложно изготовить.
Ученые под руководством Сэмюэля Даннинга из Карнеги и Тимоти Стробела разработали оригинальную методику, которая предсказывает и направляет упорядоченное создание прочных, но гибких алмазных нановолокон, преодолевая ряд существующих проблем. Эта инновация облегчит ученым синтез нановолокон – важный шаг к применению материала в практических целях в будущем. Работа была недавно опубликована в журнале Американского химического общества.
Алмазные нановолокна – это ультратонкие одномерные углеродные цепочки, в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса. Они часто создаются путем сжатия меньших углеродных колец вместе, образуя тот же тип связи, который делает алмазы самым твердым минералом на нашей планете.
Однако вместо трехмерной углеродной решетки, которая есть в обычном алмазе, края этих нитей “увенчаны” углеродно-водородными связями, которые делают всю структуру гибкой.
Даннинг объясняет: “Поскольку нановолокна имеют эти связи только в одном направлении, они могут сгибаться и разгибаться так, как не могут обычные алмазы”.
Ученые предсказывают, что уникальные свойства углеродных нанотрубок найдут множество полезных применений – от создания научно-фантастических лесов для космических лифтов до создания сверхпрочных тканей. Тем не менее ученые столкнулись с трудностями при создании достаточного количества нанитов, чтобы проверить их предполагаемые суперспособности.
Команда Даннинга решила, что добавление азота в кольцо вместо углерода поможет направить реакцию по предсказуемому пути. Они решили начать свою работу с пиридазина – шестиатомного кольца, состоящего из четырех атомов углерода и двух атомов азота, и начали работать над компьютерной моделью. Даннинг вместе с Бо Ченом из Международного физического центра Доностии и Ли Жу, доцентом из Ратгерса и Университета Карнеги, смоделировали поведение молекул пиридазина при высоком давлении.
Когда они увидели, что образуются связи, они поняли, что успешно предсказали и создали в лаборатории первую алмазную наночастицу пиридазина.
