Un team che comprende diversi scienziati della Carnegie ha sviluppato una forma di ultraforte, carbonio leggero che è anche elastico ed elettricamente conduttivo. Un materiale con una combinazione così unica di proprietà potrebbe servire un'ampia varietà di applicazioni dall'ingegneria aerospaziale all'armatura militare.

Il carbonio è un elemento di possibilità apparentemente infinite. Questo perché la configurazione dei suoi elettroni consente numerose combinazioni autoleganti che danno origine a una gamma di materiali con proprietà diverse. Per esempio, trasparente, diamanti superduri, e grafite opaca, che viene utilizzato sia per le matite che per il lubrificante industriale, sono costituiti esclusivamente da carbonio.

In questa collaborazione internazionale tra la Yanshan University e Carnegie, che includeva Zhisheng Zhao di Carnegie, Timothy Strobel, Yoshio Kono, Jinfu Shu, Ho-kwang "Dave" Mao, Yingwei Fei, e Guoyin Shen:gli scienziati hanno pressurizzato e riscaldato una forma di carbonio strutturalmente disordinata chiamata carbonio vetroso. Il materiale di partenza vetroso carbonio è stato portato a circa 250, 000 volte la pressione atmosferica normale e riscaldata a circa 1, 800 gradi Fahrenheit per creare il nuovo carbonio forte ed elastico. I loro risultati sono pubblicati da Progressi scientifici .

Gli scienziati avevano precedentemente provato a sottoporre il carbonio vetroso ad alte pressioni sia a temperatura ambiente (denominata compressione fredda) sia a temperature estremamente elevate. Ma il cosiddetto materiale sintetizzato a freddo non poteva mantenere la sua struttura quando riportato a pressione ambiente, e in condizioni estremamente calde, si sono formati diamanti nanocristallini.

Il carbonio appena creato è composto da motivi di legame sia simili alla grafite che al diamante, che dà origine alla combinazione unica di proprietà. Nelle condizioni di sintesi ad alta pressione, strati disordinati all'interno della fibbia vetrosa in carbonio, unire, e connettersi in vari modi. Questo processo crea una struttura complessiva che manca di un ordine spaziale a lungo raggio, ma ha un'organizzazione spaziale a corto raggio su scala nanometrica.

"Materiali leggeri con elevata resistenza ed elasticità robusta come questo sono molto desiderabili per applicazioni in cui il risparmio di peso è della massima importanza, anche più del costo del materiale, " ha spiegato Zhisheng Zhao un ex compagno di Carnegie, che ora è un professore dell'Università di Yanshan. "Cosa c'è di più, crediamo che questo metodo di sintesi possa essere affinato per creare altre straordinarie forme di carbonio e classi di materiali completamente diverse".