Химики МНИЦТМ Самарского Политеха совместно с зарубежными коллегами сгенерировали 224 низкоэнергетических аллотропов углерода.
Ранее неизвестные аллотропы имеют близкую к алмазной энергию кристаллической решетки. Ученым также удалось вычислить механические свойства генерируемых аллотропов и найти простые зависимости между их плотностью, объемом и модулями сдвига.
В результате исследований они получили вещества, которые имеют тот же состав, что и известные аллотропы, как например графит или алмаз, но отличающиеся от них строением и свойствами. Для генерации аллотропов именно с теми свойствами, которые были необходимы, исследователи использовали топологический подход, реализованный в программном комплексе ToposPro.
Директор центра Владислав Булатов отмечает: «Мы сделали еще один шаг в прогнозировании сверхтвердых материалов. Среди смоделированных нами аллотропов углерода есть и другие интересные структуры, и нам теперь важно понять, какие именно особенности их строения отвечают за высокую твердость вещества. Мы надеемся, что найденные закономерности позволят целенаправленно моделировать и другие материалы с экстремальными механическими свойствами».
При более детальном изучении топологии генерируемых фаз ученые обнаружили, что многие фазы, обладающие высокой твердостью, построены из плиток, ограниченных шестичленными кольцами. Включая фазу, которая плотнее и, вероятно, тверже алмаза.
