Naujai atrasta anglies forma atsparesnė ir už deimantą: panaudojimo galimybės – praktiškai beribės

Deimantas, viena iš kiečiausių žinomų medžiagų, sulaukė varžovo. Nauja anglies forma, kuri kieta kaip deimantas, bet lengva kaip pieštukuose naudojamas grafitas, teoriškai galėtų būti plačiai naudojamas – nuo dujų saugyklų iki optoelektronikos.

Gamtoje, priklausomai nuo atomų išsidėstymo, yra kelios anglies formos, vadinamosios alotropinės atmainos. Žinomiausi anglies alotropai yra deimantas ir plačiai – nuo pieštukų šerdelių iki atominių reaktorių – naudojamas grafitas, tačiau dar daug daugiau alotropinių atmainų galima susintetinti.

Susumu Okada su kolegomis iš Tsukuba universiteto Japonijoje, panaudojo molekules ir jų savybes simuliuojančią programinę įrangą atrasti naują teorinį anglies alotropą, kurį, tyrėjų manymu, turėtų pavykti sukurti iš jau turimų medžiagų.

Šią struktūrą jie pavadino pentadeimantu, nes ji sudaryta iš penkiakampių anglies atomų žiedų, kurie kiekvienas susijungę su trimis ar keturiais kitais anglies atomais.

Tyrėjų komandos skaičiavimai rodo, kad pentadeimantas yra šiek tiek standesnis ir kietesnis už deimantą ir gali atlaikyti panašaus dydžio slėgį nesusispausdamas, tikriausiai dėl penkiakampių žiedų. Be to, jis gali nesuirdamas atlaikyti beveik 4000°C temperatūrą.

Nepaisant to, jis toks pats lengvas, kaip grafitas, tad, pasak Okados, galėtų pasitarnauti kaip medžiaga dujų laikymui ar lenktyninių automobilių rėmams. Be to, pentadeimantas gali turėti ir neįprastesnę savybę: dauguma tempiamų medžiagų plonėja, tuo tarpu pentadeimantas galėtų elgtis priešingai ir storėti.

Kita galima pentadeimanto pritaikymo sritis – optoelektronika, kadangi jis laidus elektrai ir srovę gali paversti mėlyna ir žalia šviesa. Bet dar ginčytina, ar jis būtų tobulesnis už dabar šiems tikslams naudojamas medžiagas, sako Nicola Manini iš Milano universiteto Italijoje.

Alotropų kūrimas iš anglies atomų, susijungusių su trimis ar keturiais kitais, mišinio, yra itin įdomus, nes iš jų gali kurti medžiagas, turinčias pageidaujamas savybes, tarkime, atsparumą deformavimui. „Jie yra anglies alotropų Lego kaladėlės,” palygina Okada. „Tad, jas surinkdami, galime sukurti iš principo neribotai daug alotropų.”

„Fantastiška, kiek daug visiškai skirtingas, naujas ir nuostabias savybes turinčių medžiagų galima sukurti vien iš anglies, ir vis viena, tiriame vis naujas, kaip parodyta šiame darbe,” sako Leo Gross iš IBM Research Ciurishe, Šveicarijoje.

Gege Li
www.newscientist.com

Žurnalo nuoroda: Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.016001