Формула, превращающая цемент в металл

Исследователи нашли формулу, которая могла бы заставить алхимиков древности позеленеть от зависти – они нашли способ превращать жидкий цемент в жидкий металл. Такая трансмутация превращает цемент в полупроводник и открывает ему дорогу на рынок потребительской электроники, позволяя создавать из него тонкие плёнки, защитные покрытия и компьютерные чипы.

«Этот новый материал имеет множество применений, включая тонкоплёночные резисторы, используемые в жидкокристаллических дисплеях, на одном из которых вы сейчас, скорее всего, и читаете этот текст», говорит физик из Национальной лаборатории Аргонна Крис Бенмор, работавший над этим проектом вместе с командой учёных из Японии, Финляндии и Германии.

Эта технология представляет собой уникальный метод создания стекло-металлического материала, который имеет множество полезных свойств, включая лучшую сопротивляемость коррозии по сравнению с традиционными металлами, меньшую хрупкость по сравнению с обычным стеклом, электропроводность, малые потери энергии в электромагнитных полях, и текучесть для нужд обработки и придания формы. Прежде способность переходить в стекло-металлическую форму имели только металлы. Цемент же переходит в это состояние благодаря процессу, известному как «захват электронов» — феномену, который прежде наблюдался только в растворах аммиака. Раскрытие того, как цементу удалось включиться в этот процесс, открывает возможность превращения других твёрдых материалов в полупроводники, способные работать при комнатной температуре.

Команда исследователей изучала майенит – компонент глинозёмного цемента, состоящий из кальция и оксидов алюминия. Они расплавили его при температуре 2000 градусов Цельсия. Благодаря сложной технологии аэродинамической левитации, которая позволила расплаву не касаться стенок своего контейнера и формировать кристаллы, они добились того, что жидкость постепенно остыла в стеклоподобное состояние, в котором она способна захватывать электроны.

Учёные обнаружили, что электропроводность у материала появлялась, когда свободные электроны «захватывались» в клетко-подобные структуры, которые формируются в стекле. Эти захваченные электроны обеспечивают механизм проводимости, сходный с тем, что имеет место в металлах.

Эта технология имеет важное значение, позволяя придавать проводящие свойства различным твёрдым материалам, которые не потребуют для своей работы специфических условий. Результаты этого эксперимента были опубликованы 27 мая в журнале «Proceeding of the National Academy of Sciences».