Физики раскрыли тайну твердости поликристаллических алмазов

Физики из МФТИ построили теоретическую модель, которая позволяет объяснить необычно высокую твердость поликристаллических структур, состоящих из наноразмерных алмазов. Статья ученых опубликована в журнале Applied Physics Letters, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе, поступившем в N + 1.
В рамках работы ученые провели моделирование среды для алмазных зерен разных размеров с помощью суперкомпьютеров. Для исследования были выбраны зерна неправильной формы, напоминающей в сечении неправильный шестиугольник. Важным отличием новой модели от остальных была анизотропия реакции на давление со стороны отдельных зерен. Эта анизотропия приводит к неравномерной деформации зерен, которая и способствует укреплению всей структуры при воздействии на нее.
Расчеты для разных размеров зерен показали, что самая высокая твердость достигается при диаметре 10 нанометров. Ученые говорят, что это хорошо согласуется с экспериментальными данными: именно для зерен такого размеры были получены лучшие значения твердости в экспериментах. В некоторых случаях такие поликристаллы оказались тверже монокристаллов алмаза.

«Подобные материалы имеют большое значение в различных областях промышленности, поскольку могут использоваться в качестве износостойких покрытий, абразивных материалов, в качестве инструментов для огранки и полировки и др. Таким образом, поиск и синтез новых сверх-­ и ультратвёрдых материалов с твёрдостью, сравнимой или даже твёрже, чем у алмаза, представляет особую важность с точки зрения как фундаментальной науки, так и прикладных применений,» — приводятся в пресс-релизе слова одного из авторов работы Павла Сорокина.

Совсем недавно международная группа ученых, возглавлямая экспериментатором Гансом Вернером (Hans Wörner) из Швейцарской высшей технической школы и теоретиком Олегом Толстихиным из МФТИ, смогла в реальном времени проследить за перестройкой электронного облака в молекуле — процессом, длительность которого измеряется в аттосекундах.