Was sind aggregierte Diamantnanostäbe?
Das am wenigsten komprimierbare bekannte Material mit einem Kompressionsmodul von 491 Gigapascal (GPa) sind aggregierte Diamantnanostäbe. Sie erhalten sie, wenn Sie Buckytubes, ein Allotrop aus Kohlenstoff, bei 20 GPa und einer Temperatur von 2.500 Kelvin mit einer speziell für diesen Zweck entwickelten 5.000-Tonnen-Ambosspresse komprimieren. Das Endergebnis sind Spaghetti aus miteinander verbundenen Diamant-Nanoröhren mit Durchmessern zwischen 5 und 20 Nanometern und Längen von jeweils etwa einem Mikrometer.
Ein Massenmodul dieser Nanostäbe, 491 GPa, ist etwa dreimal so hoch wie das von Eisen, das 160 GPa beträgt. Herkömmlicher Diamant hat einen Kompressionsmodul von 442 GPa. Ein Kompressionsmodul von 491 GPa bedeutet, dass eine Druckerhöhung von 49,1 GPa erforderlich wäre, um das Material um den Faktor 10 zu komprimieren, eine Druckerhöhung von 98,2 GPa wäre erforderlich, um es um 20% zu erhöhen, und so weiter. Zum Vergleich: Der Druck auf Meereshöhe (1 Atmosphäre) beträgt ungefähr 100 kPa (Kilopascal), und alle 32,8 Fuß (10 Meter) Abstieg im Ozean erhöht sich der Druck um eine andere Atmosphäre. Der tiefste Punkt des Ozeans, ungefähr 10 km tiefer, erfährt einen Druckanstieg von 100 MPa über der Oberfläche, was ausreichen würde, um eine feste Kugel aus aggregierten Diamantnanostäben um den Faktor 0,002% zu komprimieren.
Sie beziehen ihre Stärke aus der berühmten sp 2 -Bindung, der stärksten Bindung in der gesamten Chemie. Dies ist eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, die auch in Graphit (entlang atomdicker 2D-Ebenen), Diamant (3D) und Kohlenstoffnanoröhrenfasern (die als Baumaterial für Weltraumaufzüge vorgeschlagen wurden) zu finden ist. Die sp 2 -Bindung ist nicht nur die stärkste bekannte chemische Bindung, sondern auch die stärkste mögliche chemische Bindung. Daher sind diese Nanostäbe möglicherweise nicht nur das am wenigsten komprimierbare Material, das die Wissenschaftler derzeit kennen, sondern auch das am wenigsten komprimierbare Material. Die einzige Ausnahme kann die exotische Materie in superdichten Sternen sein, die manchmal als Neutronium bezeichnet wird.
Bemerkenswerterweise sind diese Nanostäbe um den Faktor 0,3 dichter als reiner Diamant. Ihr Aussehen ist dunkel mit einer leichten regenbogenartigen Lichtstreuung, ähnlich einem Ölteppich auf Asphalt. Andere Substanzen, die weniger komprimierbar sind als Diamant, aber mehr als aggregierte Diamantnanostäbe, umfassen Diamant vom Typ IIa und ultraharten Fullerit.