Вы наверняка слышали фразу: «Алмазы вечны». Так вот, забудьте. Это красивый маркетинговый миф.
Если вы бросите кольцо с бриллиантом в обычный костер, через полчаса от него останется лишь горстка пепла. Серьезно. Самый твердый минерал на Земле горит так же весело, как уголь для шашлыков. Потому что и то, и другое — это просто углерод.
Но то, что натворили химики в этом месяце, реально взрывает мозг. Они заставили углерод сделать то, что он делать категорически отказывался миллиарды лет. Они превратили его в форму, которой в природе просто не существует.
Готовьтесь, сейчас будет немного «магии», которая на самом деле — высокая наука.
Почему углерод такой упрямый?
Давайте на пальцах. Представьте, что атомы углерода — это очень, очень необщительные интроверты. Они любят держаться за руки (образовывать связи) только в строго определенных позах.
Если они выстроятся слоями, как листы бумаги в пачке — получится графит. Мягкий, пачкается, им мы пишем в тетрадях.
Если сжать их с чудовищной силой, они сцепятся в жесткую пирамидку — получится алмаз.
Но вот заставить углерод стать жидким — это задачка со звездочкой, которую человечество не могло решить десятилетиями.
Знаете, почему? Потому что углерод ненавидит плавиться. Если вы начнете греть алмаз, он не станет лужицей, как лед. Он сразу превратится в газ или графит. Он просто перепрыгивает стадию жидкости. Это как если бы вы положили кусок льда на стол, а он не растаял, а сразу испарился в облако пара.
Ученые бились головой об стену. Теоретически, где-то в недрах ледяных гигантов вроде Урана или Нептуна жидкий углерод может существовать. Но на Земле? Без шансов.
Так мы думали до сегодняшнего дня.
Как обмануть природу
Группа исследователей решила пойти ва-банк. Они не просто нагрели углерод. Они устроили ему настоящий ад.
Представьте себе «бутерброд». С двух сторон — наковальни из... да-да, из алмазов (потому что только алмаз может выдержать такое давление). Между ними зажат крошечный образец углерода.
Ученые начали давить. Сила давления — миллионы атмосфер. Это как если бы на ваш ноготь встала Эйфелева башня. Но этого было мало. В этот же момент они ударили по образцу мощнейшим лазером.
Что произошло дальше, длилось наносекунды, но детекторы успели это засечь.
Под диким давлением и температурой связи между атомами углерода не порвались, как обычно. Они перепутались.
Вместо того чтобы превратиться в скучный графит, углерод перешел в странное, металлическое состояние. Он стал жидким, но при этом сохранил плотность алмаза!
Это как если бы вода в вашем стакане внезапно стала твердой, как камень, но продолжала течь. Звучит как бред сумасшедшего, но приборы не врут.
Почему это ломает правила игры?
Смотрите, в чем тут главная фишка. Мы получили материал, который сочетает несочетаемое.
- Он проводит ток. Обычный алмаз — диэлектрик (ток не проводит). А эта новая форма — отличный проводник, как медь или золото.
- Он супер-твердый. Даже в таком «текучем» состоянии его структура сопротивляется деформации лучше, чем любой металл.
- Он не горит. В том смысле, в котором горит обычный алмаз. Чтобы разрушить эту структуру, нужны такие энергии, которых нет в обычном пожаре или двигателе.
Фактически, химики собрали из конструктора «Лего» (атомов углерода) фигуру, к которой не приложена инструкция. Природа просто «забыла» придумать такой вариант, а мы взяли и сделали.
Зачем это нам с вами?
«Окей, автор, — скажете вы. — Ну получили они каплю какой-то жижи в лаборатории, мне-то что?»
А вот тут начинается самое вкусное.
Вы же знаете, что главная проблема наших смартфонов, компьютеров и электрокаров — это перегрев? Кремний, на котором работает вся электроника, греется. И когда он греется, он начинает тупить.
Новая форма углерода может стать основой для электроники будущего, которая вообще не боится температур. Процессоры, которые можно разогнать до космических скоростей, и они останутся холодными.
Или представьте покрытие для космических кораблей. Сейчас мы лепим на обшивку керамические плитки, которые отваливаются и трескаются. А если покрыть корабль слоем «металлического углерода»? Он выдержит вход в атмосферу Юпитера, не то что Земли.
Это открывает дорогу к материалам, которые мы видели только в фантастике. Помните броню Железного человека? Или корпус «Тысячелетнего сокола»? Скорее всего, в реальности они были бы сделаны именно из чего-то подобного.
Что в итоге?
Мы живем в удивительное время. Прямо сейчас, пока вы пьете чай и листаете ленту Дзена, в лабораториях рушатся догмы, которые казались незыблемыми сто лет.
Углерод, самый банальный элемент во Вселенной, основа всей жизни, вдруг показал нам свое новое лицо. И это лицо выглядит пугающе круто.
Оказывается, если на природу хорошенько надавить (в прямом смысле слова), она выдает секреты, о которых мы и мечтать не смели.
А теперь вопрос к вам, друзья:
Как думаете, доживем мы до момента, когда смартфоны будут делать из «жидкого алмаза», или эта технология так и останется игрушкой для ученых в белых халатах?
Пишите в комментариях, подискутируем! И не забудьте поставить лайк, если любите науку, которая взрывает мозг.
Нужно ли сделать текст более техническим (добавить детали про фазовую диаграмму и тройную точку) или, наоборот, еще больше упростить для самой широкой аудитории?