科学家们发现了一种新的材料——氮化碳，其硬度可以与钻石相媲美。这一发现是国际合作和数十年研究的结果，由于其耐用性和其他特性(如光致发光和高能量密度)，为各种工业应用开辟了可能性。这一突破由国际基金资助，并发表在《先进材料》杂志上，标志着材料科学的重大进步。
一项研究称，科学家们解开了一个长达数十年的谜团，揭开了一种几乎牢不可破的物质，它可以与钻石媲美，成为地球上最坚硬的物质。
研究人员发现，当碳和氮前体受到极端高温和高压的影响时，产生的材料——即氮化碳——比立方氮化硼更坚硬，而立方氮化硼是仅次于金刚石的第二硬材料。
释放氮化碳的潜力
专家说，这一突破打开了多功能材料用于工业用途的大门，包括汽车和宇宙飞船的保护涂层、高耐久性切割工具、太阳能电池板和光电探测器。
自20世纪80年代以来，材料研究人员一直试图释放氮化碳的潜力，当时科学家们第一次注意到它们的特殊特性，包括高耐热性。
然而，经过三十多年的研究和多次尝试合成它们，没有可靠的结果报告。
能得到只有合作才能成功
现在，由爱丁堡大学极端条件科学中心的研究人员以及德国拜罗伊特大学和瑞典link?ping大学的专家领导的一个国际科学家团队终于取得了突破。
研究小组将各种形式的碳氮前体置于70到135吉帕的压力下——大约是大气压力的100万倍——同时将其加热到1500摄氏度以上的温度。
为了确定在这些条件下化合物的原子排列，样品在三个粒子加速器——法国的欧洲同步加速器研究设施、德国的德国电子同步加速器和美国的先进光子源——上被强x射线束照射。
新发现的意义
研究人员发现，三种氮化碳化合物被发现具有超硬度的必要组成部分。
值得注意的是，当它们回到环境压力和温度条件下时，这三种化合物都保持了它们的类金刚石性质。
进一步的计算和实验表明，这种新材料具有额外的特性，包括光致发光和高能量密度，其中大量的能量可以储存在少量的质量中。
研究人员表示，这些超不可压缩碳氮化物的潜在应用是巨大的，有可能使它们成为与钻石相媲美的终极工程材料。
这项研究发表在《先进材料》杂志上，由UKRI FLF计划和欧洲研究基金资助。
爱丁堡大学物理与天文学院凝聚态物理与复杂系统研究所的未来领袖研究员Dominique Laniel博士说:“在发现这些新的氮化碳材料中的第一个时，我们难以置信地发现了研究人员在过去三十年中一直梦想的材料。这些材料为弥合高压材料合成和工业应用之间的差距提供了强大的动力。”
link?ping大学物理、化学和生物系助理教授Florian Trybel博士说:“这些材料不仅在多功能方面表现出色，而且表明技术上相关的阶段可以从相当于地球内部数千公里的合成压力中恢复。”我们坚信，这项合作研究将为该领域开辟新的可能性。”
参考:“合成具有CN4四面体的超不可压缩和可回收碳氮化物”，作者:Dominique Laniel, Florian Trybel, Andrey Aslandukov, Saiana Khandarkhaeva, Timofey Fedotenko, Yuqing Yin, Nobuyoshi Miyajima, Ferenc Tasnádi, Alena V. Ponomareva, Nityasagar Jena, Fariia Iasmin Akbar, Bjoern Winkler, Adrien n
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