| | 8 февраля 2016 | Новости науки и техники
Ученые изготовили самую маленькую решетчатую структуру
Ученые из Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT) изготовили решетчатую наноструктуру, которая является самой маленькой на сегодняшний день. Эта решетка сформирована из узлов и «распорок», длина которых не превышает 10 микрометров, а диаметр — 200 нанометров, ячейка этой решетки имеет размеры в 10 микрометров. Структура изготовлена из особой формы чистого углерода, который по многим свойствам напоминает графит, а ее механическая прочность превышает прочность монолитных частиц из большинства твердых материалов.
Первым этапом производства такой решетки является процесс лазерной трехмерной литографии, в котором вся структура формируется лучом лазера в объеме специального фоторезистивного материала под управлением компьютера. Именно этот процесс ограничивает минимальную длину распорок на уровне 5-10 микрометров и их диаметр в 1 микрометр. А последующим этапом, который позволил уменьшить диаметр распорок, стал процесс пиролиза.
Пиролиз заключается в подвергании материала воздействию высоких температур при условии отсутствия кислорода и других окислителей. В данном случае материал был помещен в вакуумную печь и нагрет до температуры в 900 градусов Цельсия. Такая температура заставила переориентироваться все химические связи внутри материала и все элементы, за исключением углерода, были удалены из его кристаллической решетки.
После того, как ученые получили в свое распоряжение готовую решетчатую наноструктуру, они подвергли ее различным испытаниям, в том числе и под высоким давлением. «Согласно результатам экспериментов эта структура продемонстрировала механическую прочность, очень близкую к значению теоретического предела, которая во много раз превышает прочность любых неструктурированных форм углерода» — рассказывает профессор Оливер Крэфт (Prof. Oliver Kraft), — «Алмаз является единственной формой углерода, стабильность и прочность которой превышает аналогичные показатели созданного нами искусственного материала».
Следует отметить, что в данной работе были задействованы ученые из KIT, которые уже имеют опыт в деле изготовления микроструктурированных материалов. В 2014 году им удалось создать такой материал, прочность которого превышала прочность стали, а плотность этого материала не превышала плотности воды. Ученые считают, что разработанный и изготовленный ими материал может найти применение в качестве материала электродов аккумуляторных батарей, фильтров для химической промышленности и оптических компонентов телекоммуникационных систем.
