Shinji Kawasaki's Lab.
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最近の研究から
超高圧処理したナノチューブは硬くなる？
最近の研究から vol.4
実は、C60分子はものすごく硬い。その体積弾性率は800 GPa 以上と計算され、なんとダイヤモンドの約2倍である。ナノチューブも軸方向の力にはめっぽう強い。この方向のヤング率は直径によって異なるが、おおよそテラパスカルオーダーである。これは、両者がともにsp2結合で構築されていることによる。ダイヤモンドのsp3結合より、ずっと硬い結合なのである。
しかし、残念なことに、バルク試料はいずれも、この硬い分子をファンデルワールスのゆるゆるの力で組み上げたものなので、ものすごく柔らかい。それでは、分子間に共有結合を導入すればいいのでは、と考える。これは実は、C60については多くの人（ロシアに偏っている気がするが）が行った。中には、ウルトラハード相といって、ダイヤモンドとスクラッチテストをしたら、ダイヤの方に傷がついた（すなわちダイヤより硬い！）との報告まである。（私自身はこれには、やや懐疑的であるが。）
ナノチューブではどうなるか。さっそく試してみました。（すでにロシアの人が室温で高圧処理するだけで、ものすごく硬くなると報告しているが、すこし怪しい。）図のように、高温高圧処理すると確かに硬くなります！
それにしても、この研究を始めて、硬度なるものが、とても評価しにくいものであることがよくわかりました。硬いっていうのを数値化すること、そもそも硬いというのはどういうことか、何と難しいことか。
(Physica B, 388, (2006), 59-62.)