Введение
Углерод без кристаллической структуры. Аморфный углерод — это свободный, реакционноспособный углерод, не имеющий кристаллической структуры. Аморфные углеродные материалы могут быть стабилизированы путем насыщения ненасыщенных π-связей водородом. Как и другие аморфные твердые тела, он демонстрирует некоторую ближнюю упорядоченность. Аморфный углерод часто обозначается как aC для общего аморфного углерода, aC:H или HAC для гидрогенизированного аморфного углерода, или taC для тетраэдрического аморфного углерода (также называемого алмазоподобным углеродом).
Amorphous carbon is free, reactive carbon that has no crystalline structure. Amorphous carbon materials may be stabilized by terminating dangling π bonds with hydrogen. As with other amorphous solids, some short range order can be observed. Amorphous carbon is often abbreviated to aC for general amorphous carbon, aC:H or HAC for hydrogenated amorphous carbon, or to ta C for tetrahedral amorphous carbon (also called diamond like carbon).
В минералогии
В минералогии аморфным углеродом называют уголь, карбидопроизводный углерод и другие примесные формы углерода, которые не являются ни графитом, ни алмазом. Однако, с кристаллографической точки зрения, эти материалы не являются истинно аморфными, а представляют собой поликристаллические структуры из графита или алмаза, заключенные в аморфную углеродную матрицу. Коммерческий углерод обычно также содержит значительное количество других элементов, которые могут формировать кристаллические примеси.
В современной науке
С развитием современных методов нанесения тонких пленок и выращивания в последней половине 20-го века, таких как химическое осаждение из паровой фазы, магнетронное распыление и катодное дуговое осаждение, стало возможным создание истинно аморфных углеродных материалов. Истинный аморфный углерод содержит локализованные π-электроны (в отличие от ароматических π-связей в графите), и его связи формируются с длинами и расстояниями, не согласующимися ни с одним другим аллотропом углерода. Он также содержит высокую концентрацию ненасыщенных связей; они вызывают отклонения в межatomном расстоянии (измеренные с помощью дифракции) более чем на 5%, а также заметные изменения в угле связи. И способен проявлять высокотемпературную сверхпроводимость. Исследовательская группа под руководством профессора Джагдиша Нараяна и аспиранта Анагха Бхаумика из Университета Северной Каролины объявила об открытии Q-углерода в 2015 году. Они опубликовали множество статей о синтезе и характеристике Q-углерода, но спустя годы независимое экспериментальное подтверждение этого вещества и его свойств отсутствует. По утверждению исследователей, Q-углерод имеет случайную аморфную структуру, представляющую собой смесь sp2- и sp3-связей, а не однородные sp3-связи, характерные для алмазов. Углерод расплавляется с помощью наносекундных лазерных импульсов, а затем быстро охлаждается для образования Q-углерода или смеси Q-углерода и алмаза. Q-углерод может быть получен в различных формах, от наноигл до крупноплощадных алмазных пленок. Исследователи также сообщили о создании наноалмазов с вакансиями азота и Q-нитрида бора (Q BN), а также о превращении углерода в алмаз и h BN в c BN при комнатной температуре и атмосферном давлении. Группа получила патенты на Q-материалы и планировала их коммерциализацию. В 2018 году команда из Техасского университета в Остине использовала компьютерное моделирование для выдвижения теоретических объяснений заявленных свойств Q-углерода, включая рекордную высокотемпературную сверхпроводимость, ферромагнетизм и твердость. Однако их моделирование не было подтверждено другими исследователями.