Language
Country/Area
No result found
Тайна каменноугольного углерода: почему его называют аморфным углеродом?
В природе углерод встречается во многих формах, включая знакомые нам графит и алмаз. Однако многие люди могут быть не знакомы с концепцией аморфного углерода. Аморфный углерод на самом деле представляет собой не конкретное вещество, а разновидность углеродного материала с общими характеристиками. Его главная особенность заключается в том, что он не имеет кристаллической структуры.
Аморфный углерод — это просто свободный и химически активный углерод, не имеющий кристаллической структуры.
Химический состав угля
В минералогии название «аморфный углерод» в основном используется для описания угля, углерода, полученного из карбидов, и других примесных форм углерода, не являющихся графитом или алмазом. Кристаллографически эти материалы на самом деле не являются полностью аморфными, а состоят из поликристаллических материалов графита или алмаза, расположенных в аморфной углеродной матрице.
Применение в современной науке
С развитием во второй половине 20-го века современных технологий осаждения и выращивания тонких пленок, таких как химическое осаждение из паровой фазы, осаждение методом распыления и катодно-дуговое осаждение, теперь стало возможным создавать по-настоящему аморфные углеродные материалы. Истинный аморфный углерод содержит локализованные π-электроны, длины и расстояния связей которых несовместимы с другими аллотропами углерода.
Он также содержит высокую концентрацию оборванных связей, из-за чего расстояние между атомами изменяется более чем на 5% при измерении с помощью дифракции.
Характеристики аморфного углерода
Свойства аморфных углеродных пленок зависят от параметров процесса осаждения, а их основной характеристикой является соотношение sp2- и sp3-гибридных связей. Графит состоит из чистых гибридизованных связей sp2, а алмаз — из чистых гибридизованных связей sp3. Материалы с высоким содержанием гибридизованных связей sp3 называются тетраэдрическим аморфным углеродом, поскольку гибридизованные связи sp3 образуют тетраэдрическую структуру.
Аморфный углерод с высокими гибридизационными связями sp3 имеет многие физические свойства, подобные алмазу.
Исследование Q-углерода
Q-углерод, или быстро охлажденный углерод, представляет собой материал, который считается аморфным углеродом. Он считается ферромагнитным, электропроводящим, более твердым, чем алмаз, а также может проявлять высокотемпературную сверхпроводимость. Материал был обнаружен в 2015 году исследовательской группой из Университета штата Северная Каролина, которая опубликовала несколько исследовательских работ по его синтезу и свойствам.
Однако независимых экспериментов, подтверждающих вещество и его свойства, до сих пор не проводилось.
Будущие направления исследований
Хотя исследования Q-углерода продолжаются, его заявленные свойства все еще требуют дальнейшей проверки. Многие исследователи проводят исследования свойств аморфных углеродных материалов с целью расширения сферы их применения.
Исследование аморфного углерода еще больше расширяет наше понимание углерода. Это не только инновация в материаловедении, но также может указать новое направление для будущих технологий. Однако смогут ли эти материалы действительно раскрыть свой потенциал в практическом применении, все еще остается вопросом, достойным нашего углубленного рассмотрения.
