На фото: Алмазная наковальня для создания немыслимого давления.

В конце 19 века ученые на всей планете были уверены, что все великие открытия в науке уже сделаны и осталось только уточнить мелочи.

Многие авторитетные ученые утверждали, что невозможно по фундаментальным причинам создать летающие аппараты тяжелее воздуха, расщепить ядро и многое другое.

Например, лорд Резерфорд утверждал, что радиосвязь не может иметь практического применения, так как для трансформации радиоволн в звуки необходимы зеркала-концентраторы диаметром минимум в несколько километров, что лишает радиосвязь практического смысла.

Но, наука не стоит на месте.

Сейчас многое упирается в материаловедение, необходимы новые, более легкие, дешевые, прочные, жаростойкие и другие материалы.

Буревесники, авангарды, посейдоны и прочие персонажи «мультиков» от МО, были придуманы еще в 50-х годах советскими учеными, но их задумки технологи и конструкторы смогли реализовать лишь через 50-60 лет, в наше время, когда появились новые, более качественные материалы.


Как показывает жизнь, прежде всего, новые материалы и технологии реализуются в военной области — компьютеры, космические ракеты и многое другое.
Даже охотничьи ружья появились только после первых военных орудий и мушкетов.
И только потом они перекочевывают в гражданскую жизнь и становятся доступными обычным людям.

Одна из сегодняшних проблем у военных конструкторов и технологов, с одной стороны — создать более легкие и прочные бронежилеты, броню машин, с другой — чем это все пробивать, из чего делать сердечники для бронебойных снарядов и пуль.
Современный бронежилет, к примеру, может выдержать почти в упор очередь из ротного пулемета.
Правда весит он столько, что много в нем не побегаешь, и даже не походишь.
Потому пехоту сейчас возят к самому месту сражения на различных бэтээрах, БМП и прочем бронированном транспорте, а то у солдат просто не хватит сил добежать до поля боя и повоевать.

Еще в младших классах узнав о том, что такое алмаз, как он образуется и как используется в быту и технике, я задумывался о том, можно ли при помощи каких-то сверхвысоких давлений и запредельных температур «спрессовать» что-то прочнее и тверже алмаза.
И чтобы этот сверх-алмаз был недорогим, из доступных материалов.
Потом в одной книжке прочитал о фантастическом материале — кристаллическом азоте.
На тот момент его еще никто не мог создать, но ученые вычислили его будущие характеристики — он будет подобен алмазу, который состоит из «сверх-спрессованных» атомов углерода.
Только алмаз имеет межатомную структуру в виде кубиков, а кристаллический азот — будет иметь межатомную структуру в виде более жестких и плотных трехгранных пирамидок.

От сюда и одно из его необычных свойств — он будет плотнее (тяжелее) любых самых тяжелых металлов — вольфрама, урана, платины, осмия и других.
Один кубический его сантиметр будет весить около 25 грамм.
Соответственно, один его кубометр будет в 25 раз тяжелее воды — один литр будет весить 25кг, а один кубометр — 25 тонн.

Он будет во много раз, возможно даже — в десятки раз тверже и прочнее алмаза или карбоновых (алмазных, углеродных) волокон.

Азот — самое дешевое и доступное сырье на нашей планете:
Наша атмосфера состоит из него почти на 80%.
Но, пока вся затыка — в создании материалов для «наковальни», на которой его можно будет «выковать».

Прогресс не стоит на месте и недавно ученые уже научились добывать кристаллический азот в лабораториях, на алмазных наковальнях, создающих точечно сверхвысокое давление.
Пока только в крохотных долях микрограммов.
Но это — пока.

«Азотный алмаз», точнее нити и пыль из него — это не только броня и снаряды будущего, но и такие прозаичные вещи, как — сверхлегкие и сверхпрочные велосипедные рамы, лыжные палки, одежда, обувь и т.д.
И — сверхдлинные крылья для высотных самолетов и дронов, и многое другое.

В лаборатории создан «чёрный азот» с перспективами графена

Сегодня мы являемся свидетелями, как учёные пытаются на практике реализовать чудесные свойства относительно недавно синтезированного материала графена. Подобные перспективы обещает и только что синтезированный в лаборатории материал на основе азота, свойства которого намекают на возможность высокой проводимости или на высокую плотность запасаемой энергии.

Алмазная наковальня для создания немыслимого давления

Открытие сделала международная группа учёных на базе Университета Байройта в Германии. Согласно законам химии и физики, один химический элемент способен существовать в виде нескольких различных простых веществ. Например, кислород (O₂) можно превратить в озон (O₃), а углерод ― в графит или алмаз. Такие виды существования одного и того же элемента называются аллотропами. С азотом проблема была в том, что его аллотропов сравнительно мало ― около 15 штук и всего три из них — полимерные модификации. Но теперь найден ещё один полимерный аллотроп этого вещества, получивший название «чёрный азот».

Синим цветом показано строение «чёрного азота»

 

«Чёрный азот» получен с помощью алмазной наковальни при давлении 1,4 млн атмосфер при температуре 4000 °C. В таких условиях азот приобрёл доселе невиданную структуру ― его кристаллическая решётка стала походить на кристаллическую решётку чёрного фосфора, что дало повод назвать полученное состояние «чёрным азотом». В этом состоянии азот имеет двумерную, хотя и зигзагообразную структуру. Двухмерность намекает, что проводимость азота в таком состоянии может в чём-то повторять свойства графена, что может пригодиться при использовании вещества в электронике.

Команда химиков из Великобритании, Германии и США: Леонид и Наталья Дубровинские, Доминик Ланиэль и Тимофей Федоренко

Кроме того, в новом состоянии атомы азота связаны одинарными связями, которые в шесть раз слабее тройной связи, как в случае обычного атмосферного азота (N₂). Это означает, что возвращение «чёрного азота» в обычное состояние будет сопровождаться выделением значительной энергии, а это — путь к топливу или топливным ячейкам. Но всё это впереди, а пока на этом пути сделан даже не шаг, а так ― посмотрели в замочную скважину и что-то увидели.

Источник:

• New Atlas
• Геннадий Детинич