Результаты, которые могут значительно продвинуть науку об углероде, опубликованы в Интернете на этой неделе в раннем выпуске материалов Национальной академии наук.
Углеродная наука – область интенсивных исследований. Углерод не только составляет химическую основу жизни, но и обладает богатым химическим и физическим составом, что делает его объектом интереса для ученых-материаловедов. От графита до алмаза и фуллеренов Бакминстера, нанотрубок и графена, углерод может проявляться в различных структурах.
Но поиск стабильной трехмерной формы углерода, которая будет металлической в условиях окружающей среды, включая температуру и давление, остается постоянной проблемой для ученых в этой области.
Исследователи из Пекинского университета, Университета Содружества Вирджинии и Шанхайского института технической физики использовали самые современные теоретические методы, чтобы показать, что можно манипулировать углеродом для образования трехмерной металлической фазы с взаимосвязанными шестиугольниками.
«Соединение шестиугольников обеспечивает две уникальные особенности: шестиугольное расположение придает металлический характер, а блокирующая форма с тетраэдрическим соединением гарантирует стабильность», – сказал со-ведущий исследователь Пуру Йена, доктор философии.D., заслуженный профессор физики Гуманитарно-научного колледжа ВХУ.
Правильная комбинация этих свойств однажды может быть применена к различным технологиям.
«В отличие от методов высокого давления, которые требуют трех терапаскалей давления, чтобы сделать углерод металлическим, исследуемые структуры стабильны в условиях окружающей среды и могут быть синтезированы с использованием молекул бензола или полиаценов», – сказал со-ведущий исследователь Цянь Ван, Ph.D., который занимает должность профессора Пекинского университета и должность адъюнкта в VCU.
«Новые металлические углеродные структуры могут найти важное применение в легких металлах для космических приложений, в катализе и в устройствах, демонстрирующих отрицательное дифференциальное сопротивление или сверхпроводимость», – сказал Ван.
По словам Йены, команда все еще находится на ранней стадии процесса открытия, но надеется, что эти открытия могут переместить работу из теории в экспериментальную фазу.
Исследование называется «Трехмерный металлический углерод: стабильные фазы с переплетенными шестиугольниками»."
Это исследование было поддержано грантами Китайского национального фонда естественных наук, номера грантов NSFC-11174014, NSFC-21273012; Китайская национальная грантовая программа фундаментальных исследований 973, номер гранта 2012CB921404; и U.S. Министерство энергетики, номер гранта DE-FG02-96ER45579.