Vad aggregeras Diamond nanostavar?

February 6

Den minst kompressibla materialet känt, med en bulkmodul av 491 gigapascal (GPA) är aggregerade diamantnanostavar. De är vad du får när du komprimerar buckytubes, en allotrop av kol, vid 20 GPa, enligt en temperatur på 2.500 Kelvin, med hjälp av en 5000 ton städ press som utformats speciellt för ändamålet. Slutresultatet är en spaghetti av sammankopplade diamant nanorör, med diametrar mellan 5 och 20 nanometer och längder på ungefär en mikrometer vardera.

En bulkmodul av dessa nanostavar, 491 GPa, är omkring tre gånger det av järn, vilket är 160 GPa. Konventionell diamant har en bulkmodul av 442 GPa. En bulkmodul av 491 GPa innebär att en tryckökning av 49,1 GPa skulle krävas för att komprimera materialet med en faktor på 10%, skulle en 98,2 GPa tryckökning vara nödvändigt att öka den med 20%, och så vidare. Som jämförelse, är trycket vid havsytan (1 atmosfär) som är lika med ca 100 kPa (kilopascal) och vart 32,8 fot (10 meter) från nedstigning i havet ökar trycket av en annan stämning. Så den lägsta punkten i havet, cirka 6,2 miles (10 km) ner, upplever en tryckökning på 100 MPa över ytan, vilket skulle vara tillräckligt för att komprimera en solid sfär av aggregerade diamantnanostavar med en faktor på .002%.

De får sin styrka från den berömda sp 2 obligation, den starkaste bindningen i hela kemin. Detta är en kol-kolbindning, som också finns i grafit (tillsammans atom tjockt 2D-plan), i diamant (3D), och Nanorör fibrer (vilket har föreslagits som byggmaterial för rymdhissar). Den sp 2 obligationen är inte bara den starkaste kända kemisk bindning, det är den starkaste möjliga kemisk bindning, så dessa nanostavar får inte bara vara det minst komprimerbart material som forskarna vet idag, men minst komprimerbart material, period. Det enda undantaget kan vara den exotiska materia inuti super täta stjärnor, som ibland kallas neutronium.

Remarkably dessa nanostavar är ännu tätare än ren diamant med en faktor av 0,3%. Deras utseende är mörk med en liten regnbåge liknande spridning av ljus, som liknar en oljefläck på asfalt. Andra ämnen är mindre kompressibla än diamant, men mer så än aggregerade diamantnanostavar, inkluderar typ IIa diamant och ultrahård fullerite.