Группа физиков из Московского физико-технического института и Технологического института сверхтвёрдых и новых углеродных материалов исследовала структуру ультратвёрдого фуллерита, по механическим свойствам превосходящего алмаз. Они выяснили, что материал состоит из небольших групп атомов (кластеров), которые отличаются механическими свойствами.
Физики облучали ультратвёрдый фуллерит светом с длинами волн от 257 до 1064 нанометров, где положение пика в спектре смещалось с ростом длины волны. Учёные объяснили это тем, что разное излучение активирует разные нанокластеры внутри фуллерита. А при облучении светом в 1064 нанометров произошёл резонанс — на спектре отобразилось множество пиков, соответствующих каждому нанокластеру. Такой эффект физики наблюдали впервые. Затем они сравнили спектры ультратвёрдого фуллерита и смеси нанометровых алмазов, в которых атомы углерода соединяются между собой таким же образом — так называемыми sp3-связями. Результаты оказались аналогичны.
Учёные пришли к выводу, что наличие разных нанокластеров с преимущественным sp3-связыванием определяет спектр таких углеродных материалов вне зависимости от способа получения и типов кластеров в структуре. При этом в ультратвёрдом фуллерите так же, как и в наноалмазах, каждый кластер материала имеет различные механические характеристики. Это объясняется разными размерами, формами кластеров и особенностями ковалентных связей внутри них.
Эти исследования помогают лучше понять структуру углеродных материалов и их механические характеристики, что может быть полезным для их дальнейшего применения в различных областях науки и технологии. Работа учёных была опубликована в научном журнале «Carbon».