Долгожданная углеродистая структура, созданная случайно.

86

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

После десятилетий исследований ученые создали совершенно новую форму углерода — шварцит. Это открывает дверь в мир совершенно новых возможностей для потенциальных применений в технологиях.

Углерод является очень интересным элементом, и чистые углеродные структуры имеют множество применений и уникальных свойств. Он удивительно разнообразен — от алмазов, показывающих исключительную твердость, до графита, с которым мы вступаем в контакт даже с помощью карандаша. Алмаз и графит являются трехмерными структурами углерода, но атомы углерода также могут образовывать двумерные структуры. Графен — это плоский лист атомов углерода, который является не только самым прочным материалом на Земле, но и обладает высокой электропроводностью — это как раз такая структура. Не следует забывать о углеродных нанотрубках или фуллеренах. Теперь Schwarzite присоединился к этой большой семье.

Химики из Калифорнийского университета в Беркли доказали, что три углеродные структуры, недавно созданные учеными в Южной Корее и Японии, на самом деле являются долгожданными шварцитами, о которых давно предсказывалось существование. Работа над этой темой появилась в « Известиях Национальной академии наук ».

Новые структуры были построены внутри цеолитов, кристаллических форм диоксида кремния, которые чаще используются в качестве умягчителей воды в моющих средствах для стирки или при производстве минеральных удобрений или бензина. Пар, содержащий частицы углерода, впрыскивали внутрь цеолита, позволяя углероду образовывать двумерный графеноподобный лист, окружающий стенки минеральных пор. Под действием напряжений поверхности приобретают отрицательную кривизну, как седло. Тогда просто растворите цеолит, и мы получим шварцит.

Ученые из Японии и Южной Кореи не знали об их открытии, над которым химики работали десятилетиями. Они создали Schwarzite случайно, исследуя свойства так называемых Цеолитоуглеродистый углерод (ZTC). Никто не обращал никакого внимания на работу азиатских ученых, пока с ними не столкнулись американские химики.

Шварцит отождествил Эфрема Брауна со своими коллегами из Калифорнийского университета в Беркли. Исследователи сделали это на основе их отрицательной кривизны. Кстати, они также разработали способ прогнозирования того, какие цеолиты будут пригодны для производства шварцита.

«Теперь у нас есть рецепт того, как создавать эти структуры, что важно, потому что, если мы сможем их создать, мы также сможем изучить их свойства», — говорит Беренд Смит, эксперт по пористым материалам и металлорганическим структурам в Калифорнийском университете в Беркли.

Основываясь на теоретической работе, химики предсказывают, что шварциты будут обладать уникальными электронными, магнитными и оптическими свойствами, которые сделают их полезными в качестве суперконденсаторов, электродов аккумуляторов и катализаторов.

В 1880-х годах немецкий физик Герман Шварц изучал отрицательно изогнутые структуры, напоминающие поверхности мыльных пузырей, а когда теоретические работы с углеродными клеточными частицами набрали обороты в 1990-х годах, его имя было объединено с гипотетически изогнутыми углеродными листами. Отсюда и название материала.

Открытие флюерена и графия было удостоено Нобелевской премии в 1996 и 2010 годах соответственно. Исследователи, стоящие за шварцитами, также спокойно рассчитывают на славу I Нобеля.

Источник: Университет Калифорнии — Беркли , фото: Юнджин Ли / Эфрем Браун, Калифорнийский университет в Беркли