Skelný uhlík. Červeně struktury podobné diamantu, černě struktury podobné grafitu. Kredit: Timothy Strobel.

Kdykoliv si myslíte, že už uhlík nemůže překvapit, tak se objeví nějaká jeho forma, která opět všechny dostane na lopatky. S novou a dost unikátní formou uhlíku nedávno přišel tým čínských a amerických vědců spolupracujících institucí Yanshan University a Carnegie Institution for Science. Výsledkem jejich úsilí je ultrapevný a zároveň velmi lehký uhlík, který je elastický jako guma a ještě jako bonus vede elektrický proud. Materiáloví vědci se předhánějí v divokých spekulacích, k čemu všemu bude možné takový materiál použít.

Carnegie Institution for Science.

Uhlík je skutečně úžasný. Uspořádání jeho elektronů mu dovoluje vázat se mnoha různými způsoby, čímž může vzniknout mnoho různých materiálů s využitím od kosmického inženýrství až po armádní pancíře. Uhlík může být blyštivým diamantem a také mazlavým grafitem. Přitom si lze jen těžko představit dva rozdílnější materiály.

Čínsko-americký tým říká své nové formě uhlíku „skelný uhlík“ (anglicky glassy carbon). Vyrobili ho tak, že výchozí materiál vystavil pekelnému tlaku 250 tisíc atmosfér a neméně pekelné teplotě kolem 1 000 stupňů Celsia. V předešlých experimentech se snažili vytvořit podobný skelný uhlík stlačováním za pokojové teploty anebo žhavením v extrémně vysoké teplotě. Ani jedno se ale neosvědčilo. Materiál stlačený za pokojové teploty po navrácení do běžného tlaku přišel o svoji strukturu a v extrémním horku zase namísto skelného uhlíku vznikly nanokrystalické diamanty.

Struktury skelného uhlíku. Kredit: Timothy Strobel.

Nově vytvořený skelný uhlík vlastně obsahuje zároveň grafit i diamant. V jeho struktuře se opakují krystalické „motivy“ obou těchto látek, spojené dohromady v unikátní kombinaci. Díky stlačení za vysoké teploty má výsledný materiál prostorovou strukturu v nanoměřítku, ale zároveň není uspořádaný ve větších měřítcích.

Podle badatelů mají podobné velmi lehké a zároveň velice pevné i ohebné dohromady materiály velký potenciál prorazit všude tam, kde je hmotnost produktu naprosto zásadním kritériem, dokonce významnějším než je cena. Výroba skelného uhlíku zjevně nebude úplně nejlevnější, ale přesto by mohl najít svoje místo, třeba na kosmických lodí nebo zbraňových systémech nové generace. Velmi důležité také je, že podobným zacházením s uhlíkem, jaké převedl čínsko-americký tým, prý bude možné vytvořit ještě další zajímavé a užitečné formy všestranného prvku uhlíku.

Video:  Compressed Glassy Carbonhttps://www.youtube.com/watch?v=UIxkKHg5sbw

Literatura
Carnegie Institution for Science 9. 6. 2017, Science Advances 3: e1603213.