Физики РУДН выделили новый тип аморфных твердых тел
Твердый углерод — вещество с большим количеством аллотропных модификаций. Это означает, что из одних и тех же атомов в зависимости от структуры получаются разные по химическим и физическим свойствам вещества. Разнообразие аллотропов углерода является следствием особых свойств его атомов, наделенных уникальной способностью образования одиночных, двойных и тройных валентных связей. Так, если условия происхождения определяют образование только одиночных связей между атомами (sp3-гибридизация), твердый углерод представляет собой трехмерную сетку тетраэдров (алмаз). Если условия происхождения благоприятны образованию двойных связей (sp2-гибридизация), твердый углерод представляет собой структуру, состоящую из плоских слоев, образованных гексагональными ячейками и напоминающих пчелиные соты (графит). Одиночные слои этого твердого тела получили название графен. Эти два типа структур углерода характерны как для упорядоченных кристаллов, так и для неупорядоченных аморфных тел. Твердый углерод широко распространен в природе как в виде залежей кристаллических пород, таких как графит и алмаз, так и в аморфной форме (бурые и черные угли, шунгит, антраксолит и др. минералы).
В отличие от кристаллического, природный аморфный углерод является углеродом sp2 типа. Широкие исследования структуры и элементного состава sp2 аморфных углеродов, проведенные по инициативе и непосредственном участии физиков РУДН, дополненные спектральными исследованиями с использованием фотоэлектронной спектроскопии, неупругого рассеяния нейтронов, инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния света, показали, что sp2 аморфный углерод представляет собой фрактальную структуру, в основе которой лежат наноразмерные графеновые домены, окруженные по ободу атомами других элементов (водород, кислород, азот, сера и др.). Так физики РУДН предложили новую историю старого аморфного углерода, известного с глубокой древности, со времени первого разложенного костра.
«Открытие и экспериментальное подтверждение графеновой природы этого черного золота ведет к революционному перевороту в теории, моделировании и интерпретации экспериментов с этим классом веществ. Однако некоторые вопросы так и остались без ответа. Что представляет собой аморфное состояние твердого углерода с точки зрения физики твердого тела? Какую роль играет аморфный углерод с sp2-гибридизацией в общей картине? На эти вопросы мы и попытались ответить», — доктор физико-математических наук Елена Шека, профессор-консультант факультет физико-математических и естественных наук РУДН.
Физики всесторонне исследовали природу аморфного углерода в течение двух лет. Другие результаты этого амбициозного проекта были опубликованы в журналах Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures, Journal of Physical Chemistry C, Journal of Non-Crystalline Solids, Nanomaterials. Взятые вместе, эти статьи свидетельствуют о существенном прорыве, который был достигнут физиками РУДН в этой сложной области.
«Мы проанализировали исследования об аморфном sp2 углероде с точки зрения общих представлений об аморфных твердых телах. В результате можно сказать, что его следует отнести к новому типу аморфных веществ», — доктор физико-математических наук Елена Шека, профессор-консультант факультет физико-математических и естественных наук РУДН.
Результаты опубликованы в журнале Fullerenes,Nanotubes and Carbon Nanostructures
Даниил Матюнин, студент 3 курса кафедры механики и процессов управления инженерной академии РУДН, стал участником масштабного международного события — научно-технического форума SciTech Forum, объединившего учёных из России, Индии, Китая, Бразилии, ЮАР и Малайзии. Программа форума была посвящена актуальным проблемам освоения внеземного пространства и эксплуатации космических систем.
Продолжаем делиться историями фронтовиков, которые после войны участвовали в создании Университета дружбы народов и воспитывали новое поколение студентов.
Игорь Васильевич Черемискин
В преддверии