Supertwardych materiałów używamy do cięcia, wiercenia czy polerowania innych przedmiotów. Mogą one również służyć do tworzenia powłok odpornych na zarysowania, dzięki którym zabezpieczymy wnętrza drogich urządzeń przed uszkodzeniem. Niestety, najtwardszy powszechnie używany do tego celu materiał, diament, ma poważną wadę. Jest drogi.
Naukowcy postanowili temu zaradzić i znaleźć materiały, które będą równie twarde, ale tańsze.
- Gdybyś mógł znaleźć inne materiały, które są twarde, potencjalnie mógłbyś sprawić, że staną się tańsze. Mogą one mieć również inne przydatne właściwości, których diamenty nie mają. Być może będą one inaczej reagować na przykład na ciepłem lub elektryczność - mówi Eva Zurek, chemik z Uniwersytetu w Buffalo.
Naukowcy wykorzystali techniki obliczeniowe i zidentyfikowali 43 nieznane wcześniej formy węgla, które są uważane za stabilne i supertwarde. Każda nowa odmiana węgla składa się z atomów węgla ułożonych w wyraźny wzór w sieci krystalicznej. Niektóre z nich są twardsze niż diament. Po prostu „diament +”.
Do przeprowadzenia badań naukowcy wykorzystali algorytm ewolucyjny służący do przewidywania struktury krystalicznej. Następnie zespół zastosował model uczenia się maszynowego do przewidywania twardości tych gatunków węgla. Najbardziej obiecujące twarde i stabilne struktury zostały wykorzystane przez jako „rodzice” do tworzenia dodatkowych nowych struktur i tak dalej. Techniki zastosowane w nowym badaniu mogą być stosowane w celu zidentyfikowania innych super twardych materiałów, w tym takich, które zawierają elementy inne pierwiastki niż węgiel.
