Ученые смогли превратить цемент в жидкий металл

Ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США и их коллеги из трех других стран совершили нечто виртуозное – они превратили жидкий цемент в жидкий металл. С помощью лазерных лучей и аэродинамического левитатора цемент стал полупроводником, сообщает Science Recorder.

Чтобы совершить это чудо современной алхимии, американские, немецкие, финские и японские ученые применили так называемый захват электрона. Они расплавили майенит – редкий минерал, оксид кальция и алюминия (Ca₁₂Al₁₄O₃₃), который входит в состав бокситового цемента – до температуры 2,000°С с помощью аэродинамического левитатора.

Это устройство нагревается лучом лазера на углекислом газе (CO2-лазера) и выкачивает инертный газ, который заставляет майенит парить в воздухе. Так горячий жидкий майенит избежал соприкосновения с поверхностями и образования кристаллов. Потом ученые дали ему остыть в стеклообразном состоянии – и получился материал, который захватывает электроны и, таким образом, получает свойства проводника. В итоге цемент стал полупроводником, обладающим некоторыми свойствами металла.

То есть, когда свободные электроны были «пойманы» в напоминающих клетки структурах внутри стекла, появлялась проводимость.

«Металлическое стекло» менее подвержено коррозии, чем металл, и не такое хрупкое, как стекло. Теперь, когда ученые выяснили условия, необходимые для создания «пойманных» электронов, похожие эксперименты можно будет проводить и с другими материалами, наделяя их проводимостью.

Ученые воспользовались суперкомпьютером для анализа технических деталей. В ходе проекта серия экспериментов (с помощью рентгеноскопии) была также проведена в Японии, на SPring-8 (Super Photon Ring-8 GeV) – ускорительном комплексе, источнике синхротронного излучения, где часто проводятся исследования по материаловедению.

У нового проводника немало сфер применения – тонкопленочные резисторы (используются в жидкокристаллических дисплеях), защитное покрытие, компьютерные микросхемы.

Данные исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.