Tredimensionelt kulstof bliver metallisk

En teoretisk, tredimensionel (3D) form for kulstof, der er metallisk under omgivende temperatur og tryk, er blevet opdaget af et internationalt forskerhold.

Fundene, hvilket kan fremme kulstofvidenskaben betydeligt, offentliggøres online i denne uge i den tidlige udgave af Procedurer fra National Academy of Sciences .

Kulstofvidenskab er et område med intens forskning. Ikke kun danner kulstof det kemiske grundlag for liv, men den har rig kemi og fysik, gør det til et mål af interesse for materialeforskere. Fra grafit til diamant til Buckminster fullerener, nanorør og grafen, kulstof kan vises i en række strukturer.

Men søgen efter en stabil tredimensionel form for kulstof, der er metallisk under omgivelsesbetingelser, herunder temperatur og tryk, har været en løbende udfordring for forskere på området.

Forskere fra Peking University, Virginia Commonwealth University og Shanghai Institute of Technical Physics anvendte topmoderne teoretiske metoder til at vise, at det er muligt at manipulere kulstof for at danne en tredimensionel metallisk fase med sammenlåsende sekskanter.

"Sammenlåsningen af ​​sekskanter giver to unikke egenskaber - sekskantet arrangement introducerer metallisk karakter, og sammenlåsningsformen med tetraedrisk binding garanterer stabilitet, "sagde medledende efterforsker Puru Jena, Ph.d., fremtrædende professor i fysik i VCU College of Humanities and Sciences.

Den rigtige kombination af disse egenskaber kan en dag anvendes på en række forskellige teknologier.

"I modsætning til højtryksteknikker, der kræver tre terapascal tryk for at gøre carbonmetallisk, de undersøgte strukturer er stabile under omgivelsesbetingelser og kan syntetiseres ved hjælp af benzen- eller polyacenmolekyler, "sagde efterforsker Qian Wang, Ph.d., der har en professorstilling ved Peking University og en adjungeret fakultetsstilling på VCU.

"De nye metalliske carbonstrukturer kan have vigtige anvendelser i letmetaller til rumapplikationer, katalyse og i anordninger, der viser negativ differentialresistens eller superledelse, "Sagde Wang.

Ifølge Jena, teamet er stadig tidligt i sin opdagelsesproces, men håber, at disse fund kan flytte arbejdet fra teori til forsøgsfasen.

Undersøgelsen har titlen, "Tredimensionel metallisk kulstof:stabile faser med sammenlåsende sekskanter."