Tudomány
A különleges szimmetriájú nanogyémántok szerkezeti sajátosságait vizsgálták kutatók
Végtelenül kicsi, az emberi hajszálnál mintegy tíz-húszezerszer kisebbek.
2021.09.03 16:43MTIA különleges szimmetriájú szén nanokristályok vizsgálatával a nanogyémántok valódi szerkezetére és új alkalmazási lehetőségeire világított rá egy magyar kutató által vezetett nemzetközi kutatócsoport. Vizsgálataik szerint a nanogyémántszemcsék egy jelentős része valójában nem is gyémánt, hanem diafit, amelynek kiváló mechanikai és elektromos tulajdonságai vannak.
A nemzetközi kutatást Németh Péter, az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Földtani és Geokémiai Intézetének kutatója vezette. A kutatók tanulmánya a Diamond and Related Materials című szakfolyóiratban jelent meg - közölte az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) pénteken.
A nanogyémántok végtelenül kicsi, az emberi hajszálnál mintegy tíz-húszezerszer kisebb kristályok, amelyek jelentőségük miatt több tudományterület fókuszában állnak. Megtalálhatók meteoritokban, fiatal csillagok környezetében, a csillagközi porban (üstökösök), valamint bizonyos - aszteroidabecsapódáshoz köthető - üledékes rétegekben is.
A nanogyémántok egyedi fizikai és mechanikai tulajdonságaiknak köszönhetően az anyagtudományi kutatásoknak is a középpontjában állnak, mivel alkalmasak kemény és ellenálló bevonatok, csiszolóporok, motorolaj-adalékok, valamint kivételes tulajdonságú polimer- és fémkompozitok készítésére. Emellett a nanoanyagok ígéretesek mint gyógyszerhordozók, ezért orvosi kezelésekben is felhasználhatók, különös tekintettel a rákgyógyászatra.
A nanogyémántok szerkezeti sajátosságait ugyanakkor számos kérdés övezi. Annak ellenére, hogy az általánosan elfogadott nézet szerint szerkezetük gyémántból - kovalens kötésű szénatomok háromdimenziós elrendeződéséből - áll, elektronmikroszkópi, diffrakciós és spektroszkópi jellemzőik jelentősen eltérnek a jól ismert gyémántétól.
Németh Péter, a CSFK kutatója és munkatársainak legújabb vizsgálati eredménye szerint a nanogyémánt szemcsék egy jelentős része valójában nem is gyémánt, hanem nanoméretű gyémánt és grafit szerkezeti elemek kristálytani összenövéséből álló úgynevezett diafit.
Ezt az új, a gyémánttal rokon anyagcsaládot a kutatócsoport korábbi kutatásai során aszteroidabecsapódáshoz köthető és mesterséges lökéshullámmal előállított tömbi mintákban már azonosította. Ezúttal a kutatók az Orgueil és a Murchison meteoritokból és egy mesterségesen - kémiai gőzfázisú leválasztással - előállított mintából származó nanogyémántot vizsgáltak a legkorszerűbb elektronmikroszkópokkal, röntgendiffrakcióval és mikroRaman-spektroszkópiával. Az eredményeket energiaszámításokkal modellezték.
A kutatók olyan nanoméretű szénszemcséket találtak, amelyek különleges hatos és tizenkettes szimmetriáját a gyémánt szerkezetével nem lehetett magyarázni. Megállapították, hogy a különleges szimmetria megjelenése a diafitszerkezetnek köszönhető. A szerkezeti modellezés rámutatott arra is, hogy a hatos és tizenkettes szimmetria csak a szemcsék bizonyos vetületeiben jelenik meg elektronmikroszkópi felvételeken, a nanogyémántok általános orientációiban a különleges szimmetria rejtve marad, ezért a diafitszerkezet felismerése komoly kihívást jelent. Ez a megfigyelés megmagyarázhatja, hogy a korábbi kutatások miért hagyhatták figyelmen kívül a nanoméretű diafitdoméneket.
A kutatócsoport energiaszámításokkal meghatározta a diafitok spektroszkópi sajátosságait, és azt találta, hogy azok nagyon jól egyeznek a kísérleti eredményekkel. Arra a következtetésre jutottak, hogy a nanogyémántoknál megfigyelt - a gyémántszerkezettel nem összeegyeztethető - különleges spektroszkópi sajátosságok a diafitszerkezetben lévő különböző kötésű szénatomoktól származnak.
A tanulmány nemcsak az eddigi ellentmondásos mikroszkópi és spektroszkópi megfigyelésekre talál meggyőző magyarázatot, hanem rávilágít a diafitszerkezetben rejlő alkalmazási lehetőségekre is. A kutatók felhívják a figyelmet arra, hogy a különböző kötésállapotú szénatomoknak köszönhetően a diafitoknak kiváló mechanikai és elektromos tulajdonságaik vannak. A kísérleti paraméterek változtatása, illetve a gyémántrétegek meghatározott területeinek lézeres kezelése lehetőséget biztosíthat diafitszerkezetek tudatos kialakítására, ezáltal a szigetelőtől a vezetőig hangolható elektromos tulajdonságú nanoanyagok kifejlesztésére.
Figyelem! A cikkhez hozzáfűzött hozzászólások nem a ma.hu network nézeteit tükrözik. A szerkesztőség mindössze a hírek publikációjával foglalkozik, a kommenteket nem tudja befolyásolni - azok az olvasók személyes véleményét tartalmazzák.
Kérjük, kulturáltan, mások személyiségi jogainak és jó hírnevének tiszteletben tartásával kommenteljenek!
ma.hu legfrissebb hírei:
- 19:33 Lázár János: a kormány az elmúlt 14 évben 28 ezer milliárd forintot fordított az ország fejlesztésére
- 19:29 A Hamász túszainak szabadon engedését követelik az érintett országok közös közleményben
- 19:11 14 évet kapott a 'pécsi fekete angyal'
- 19:07 Velence városába több mint százezren léptek be a legelső fizetős napon
- 19:03 Kreml: nem befolyásolják az orosz célok elérését az amerikai ATACMS rakéták
- 18:37 Nagy Márton személyesen is felszólította az üzemanyagkereskedőket
- 18:32 Cselgáncs Eb - Pongrácz Bence is bronzérmes
top fórum témák:
- Tanár Úr gyere, mindjárt lesz Lillád!2022.05.10 21:11
- AZ IGAZSÁG SOHA NEM KÉSŐ2022.05.10 21:07
- JólVanna2022.05.10 20:31
- Porvihar2022.03.29 16:11
- Mit szólsz? Ide minden baromságot...2022.03.29 16:06