Углерод — разносторонний элемент, образующий множество стабильных структур в различных атомных конфигурациях, от графена до алмаза. Он может иметь повторяющиеся паттерны кристалла или аморфные, как у стекла, а атомные связи могут возникать в двух или трех измерениях, что определяет твердость материала. Однако некоторые формы, например, алмазное стекло, создавать сложнее, чем другие.

«Синтез аморфного углеродного материала с трехмерными связями был нашей давней целью, — сказал Фэй Инвэй, автор статьи. — Фокус в том, чтобы найти верный основной материал для трансформации с применением давления».

Если воздействовать давлением, например, на графит, то получится кристаллическая структура алмаза. Он может служить хорошей основой для производства алмазного стекла, но точка плавления алмаза 4227 °C, что не слишком практично для промышленного применения. Поэтому исследователи решили найти такую форму углерода, атомы которой были бы в достаточной мере неупорядочены, чтобы подвергнуть ее давлению, пишет Phys.org.

Искомую форму они нашли в фуллерене, состоящем из 60 атомов углерода, образующих форму футбольного мяча. Ученые нагрели его, пока фуллерен не лишился своей формы и не стал неупорядоченным, а затем сдавили в специальном прессе. В итоге получилось алмазное стекло, которое можно изготавливать кусочками миллиметрового размера.

Изучив материал, ученые обнаружили, что новое стекло выдерживает давление в 102 ГПа. Это выше, чем у природного алмаза. Его превосходит по прочности только AM-III, форма стекла, недавно синтезированная в Китае (113 ГПа). Зато у этого алмазного стекла наивысшая теплопроводность среди всех аморфных материалов. При этом получать его можно при температуре от 900 до 1000 °C — это в пределах доступной для промышленности температуры.

Подразделение южнокорейской компании LG в 2022 году начнет выпуск «настоящего гибкого стекла». Это защитное покрытие будет дешевле аналогов и станет основой складных дисплеев для смартфонов, планшетов и ноутбуков.