Nowy materiał o twardości diamentu - węgloazotek boru

Naukowcy z Ukrainy wynaleźli nowy materiał, który twardością ustępuje jedynie diamentowi: węgloazotek boru

Węgloazotek boru a diament

Twardość diamentu wynika z bardzo silnego "poupychania" atomów w kryształach. Mimo tak silnego upchnięcia atomów, ów twardy materiał jest jedbak wyłącznie węglem. I tak jak bryłka zwykłego czarnego minerału, błyszczący brylant w dużej temperaturze - np. podczas cięcia - może po prostu spłonąć i zamienić się w dwutlenek węgla. Jakby tego było mało, węgiel w wysokiej temperaturze rozpuszcza się w żelazie, w związku z czym diament niezbyt nadaje się do cięcia stali.

Zastępcy dla tego najtwardszego znanego materiału wolnego jednak od jego wad - również cenowych - postanowiła poszukać ekipa badaczy z Instytutu Supertwardych Materiałów na Ukrainie. Ich osiągnięcie opisuje najnowszy numer Applied Physics Letters.
Władimir Sołożenko i jego współpracownicy z Francji i Niemiec przyjrzeli się dokładnie strukturze kryształu diamentu. Kiedy popatrzeć na ten szlachetny z bliska, okazuje się, że atomy węgla układają się w nim w czworościany foremne - regularne ostrosłupy o podstawie trójkąta równobocznego. W każdym wierzchołku czworościanu jest jeden atom węgla.

Badacze postanowili zmienić nieco skład materiału i w niezwykle wysokim ciśnieniu - 1,8 mln atm. - z czterech atomów węgla, dwa zastąpili atomami jego sąsiadów z układu okresowego - boru i azotu. Ponieważ jeden z nich - bor - ma atom o jeden proton i jeden elektron mniej od węgla, a drugi o tyle samo więcej, struktura kryształu tworzonego przez nowy związek nie odbiegała zbytnio od diamentu.

Dzięki temu węgloazotek boru (BC2N), bo tak nazwali go naukowcy, twardością przewyższa niemal wszystkie znane materiały. Ustępuje jedynie oryginałowi - diamentowi. Czy będzie ustępował ceną - okaże się, gdy wejdzie do masowej produkcji. Na razie nie wiadomo jednak, kiedy to nastąpi.