Самовосстановление синтетических алмазов наблюдалось при комнатной температуре

Группа химиков, материаловедов и авиационных инженеров из Университета Бэйхан, работающая с одним коллегой из Университета Яньшань и другим из Чикагского университета, сообщает о доказательствах самовосстановления образца синтетического алмаза при комнатной температуре.

В своем исследовании, о котором сообщается в журнале Nature Materials, группа создала образцы алмазов из микропроволоки, заставила их растрескиваться, а затем использовала электронный микроскоп, чтобы наблюдать за их заживлением. 

С тех пор, как ученые обнаружили, что алмазы можно производить не только в лаборатории, но и в промышленных условиях, продолжается работа по поиску способов сделать их менее склонными к растрескиванию, что ограничивает их использование в самых разных сферах. Предыдущие исследования показали, что если алмазы изготавливаются с использованием иерархической внутренней структуры, они становятся менее склонными к растрескиванию, но не настолько, чтобы их можно было использовать в желаемых целях.

Совсем недавно ученые обнаружили, что алмазные композиты нанодвойников (ntDC) обладают некоторой степенью самовосстановления. Но эти наблюдения были сделаны в ходе испытаний, проведенных при высоком давлении и температуре. В ходе этой новой работы исследовательская группа задалась вопросом, возможны ли подобные типы самовосстановления при нормальном давлении и комнатной температуре.

Чтобы выяснить это, исследователи создали несколько образцов нанодвойников ntDC, используя луковый углерод, сжатый при очень высоких температурах. Затем они создали нанолучи DSC и ntDC, используя метод ионного пучка. После монтажа образцов ntDC нанолучи использовались для создания трещин в образцах, результаты чего наблюдались с помощью сканирующего электронного микроскопа. Чтобы убедиться в надежности результатов, команда провела несколько испытаний на разрушение.

Исследовательская группа наблюдала самовосстановление в образцах ntDC. Испытания показали, что затвердевшие образцы имели предел прочности на разрыв 34%. Изучая зажившие образцы, исследователи обнаружили присутствие sp 2 и sp 3 -гибридизированных атомов углерода на противоположных сторонах трещин, которые они описывают как остеобласты; они позволяли исцеляться, поскольку они были связаны друг с другом. Команда также провела моделирование того, что они наблюдали, и обнаружила, что такие взаимодействия вызывают повторное соединение через пробелы, что позволяет исцелиться.