日本は人工ダイヤモンドをダイヤモンドよりも硬くしました

日本は人工ダイヤモンドをダイヤモンドよりも硬くしました

キーワードダイヤモンド、硬度| 2020-07-20 10：11：49 |出典Diamondcn公開番号

日本の筑波大学の抽象研究者は、コンピューター計算を使用して、ダイヤモンドよりも硬い新しいタイプの炭素ベースの材料を設計しました。 発明者はそれを「ペンタダイヤモンド」と呼んだ。 （大学..。

日本の筑波大学の研究者は、コンピューター計算を使用して、ダイヤモンドよりも硬い新しいタイプの炭素ベースの材料を設計しました。 発明者はそれを「ペンタダイヤモンド」と呼んだ。

（筑波大学）

長い間、人々はダイヤモンドが最も硬い材料であると信じていました。炭素原子は、グラファイトやカーボンナノチューブなど、さまざまな同素体を形成します。硬度を含むさまざまな材料の機械的特性は、主に内部原子の結合方法に依存します。

    通常のダイヤモンドでは、各炭素原子は4つの隣接する原子と共有結合を形成します。化学者はこの構造をsp3ハイブリッドと呼んでいます。カーボンナノチューブと他のいくつかの炭素ベースの材料は、各炭素原子がsp2ハイブリッドと呼ばれる3つの結合を形成します。

    筑波大学の研究者は、これら2つのハイブリッド構造の複雑な構造を調査しました。 「ネットワーク内の多数の組み合わせと配置により、sp2とsp3の両方の混合原子を持つ炭素材料はより広い範囲の形態を持っています。」研究の筆頭著者である藤井康丸は述べた。

    研究者は密度汎関数理論（DFT）を使用して、最も安定した原子構造を計算し、その硬度を推定しました。

    化学と固体物理学は、密度汎関数理論を広く使用して、材料の構造と特性を予測します。ただし、サンプル内のすべての電子の量子状態、特にそれらの間の相互作用を追跡することはしばしば困難です。密度汎関数理論は、近似シミュレーションを使用して、軌道空間で原子を周回する電子の最終密度に焦点を当てます。これにより計算が簡素化され、正確であり、コンピューターが実行できるタスクの両方になります。

    研究者らは、「五角形のダイヤモンド」の硬度は通常のダイヤモンドの1.4倍であると計算しました。

    共同研究者の丸山美奈氏は、「五角形のダイヤモンドは通常のダイヤモンドよりも硬いが、密度ははるかに低く、グラファイトに似ている」と語った。

研究者たちは、本発明がコンピューターを使用して材料をゼロから設計する力を実証していると述べています。

    工業用切削への応用に加えて、研究者たちはこの材料がダイヤモンドアンビルにも使用できると主張しています。このデバイスは、2つのダイヤモンド面を使用して互いに圧迫し、非常に高い圧力を生成し、研究のために極端な条件をシミュレートします。

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