Счупени стъкла? Вече не...

Е вропейската лаборатория за нелинейна спектроскопия, базирана във Флоренция, Италия, е направила откритие, което може да превръща ненужния и вреден (когато е в големи количества) въглероден двуокис в свръхтвърдо и нечупливо стъкло, съобщава авторитетното списание "Нейчър".

Това изобретение може да доведе до (р)еволюция в много области, така както откриването на обикновеното стъкло преди хилядолетие е променило архитектурата например. Сегашното откритие може да направи филма "Хлапето" с Чарли Чаплин наистина исторически. Просто защото вече няма да има чупещи се стъкла.

За да създадат "стъкления" аморфен въглероден двуокис, или а-CO2, екипът на професорите Марио Санторо и Федерико Горели загрели твърд въглероден двуокис (известен и като сух лед) при налягане около 400 хиляди атмосфери. След това той бил охладен до стайна температура.

Атомният анализ на стъклото показал, че то има сходна структура с кварца, но показало механични качества като твърдост и устойчивост, далеч по-близки до диамантите. Диамантената решетка е една от най-здравите като строеж и това е едно от характерните й отличителни качества. Единствената пречка те да бъдат активно използвани в дейности извън бижутерията е изключително трудният им добив и високата им цена. Това е причината за производството на изкуствени диаманти. Сегашното постижение обаче е на път да надмине като значимост много други, направени във въпросната област през последните години.

Следващото нещо, което предстои на екипа на двамата италиански професори, е да направят полученото стъкло

Стабилно и устойчиво при стайни температури

В момента при нормално атмосферно налягане и температури аморфният въглероден двуокис възвръща предишното си състояние. Това откритие, както и превръщането на въглеродния двуокис в твърдо вещество се разглеждат от учените и като потенциален начин за справяне с проблемите, свързани с натрупването на въглероден двуокис в атмосферата, сочен от еколозите като основна причина за глобалното затопляне.

Превръщането на въглеродния двуокис в твърдо вещество е постигнато от калифорнийски учени при екстремно налягане и високи температури, които карат молекулите на въглеродния двуокис да формират нов тип решетки, а самия газ - да променя агрегатното си състояние.

Освен нови, теоретично много здрави и устойчиви стъкла, а-CO2 може да помогне и на астрофизиците да разберат процесите, протичащи в някои от големите планети на Слънчевата система като Юпитер и Сатурн. За тях се смята, че съдържат огромни количества въглероден двуокис, подложен на огромни напрежения и вероятно превърнал се в а-CO2.

Засега обаче най-обещаващи изглеждат технологичните възможности за нечупливото стъкло. Самият въглерод има много приложения в топло- и удароустойчиви продукти, като бронежилетки и изолация за главите на ракетни комплекси например. Смята се, че въглеродът е шестият по разпространение елемент във Вселената след водорода, хелия, кислорода, неона и азота, което го прави практически неизчерпаем ресурс на фона на ограничените нефтени запаси, от които зависят повечето промишлени производства днес.

Много въглерод се съдържа във въглищата и при изгарянето им се получава една от най-разпространените форми на това вещество - аморфен въглерод. Той е познат повече с наименованието сажди, в които основно се отлага. Друга много разпространена форма на въглерода е графитът, използван основно като смазващ или свръхпроводим материал в много индустрии. Това е и един от най-меките познати материали за разлика от диаманта, който е сред най-твърдите. Това са трите познати и свободно съществуващи в природата форми на въглерода, а способността на молекулите му да образуват

Меки или свръхтвърди вещества

отдавна привлича вниманието на учените. В таблицата на Менделеев въглеродът се намира в четвърта група, където са и германий, силиций, калай, олово. При съприкосновение с кислород те формират твърди като агрегатно състояние оксиди. За разлика от тях при съприкосновение с кислород въглеродът формира молекулите на въглеродния окис и въглеродния двуокис, които са газообразни.

Когато силицият взаимодейства с кислорода, се получава познатият минерал кварц, от който се правят сега познатите стъкла. Германият също реагира по сходен на силиция начин и се получават съединения, използвани в оптиката и правенето на оптични кабели, които са в основата на сегашния световен информационен обмен. Въглеродът като елемент участва и в структурата на етиловия алкохол, метана, ацетилена, етилена и други широко ползвани и известни вещества.

Новото откритие може да повлияе и на производството на бронирани стъкла, които сега се правят от композитни слоеве и са на полимерна основа. Масовото въвеждане на а-CO2 бронировка в отбранителната индустрия обаче може да се случи само ако откритието на италианския екип от Лабораторията за нелинейна спектроскопия стане реалност и при нормални температури.