Nyt materiale kan hjælpe med kulstofopbevaring

Ny forskning ledet af University of Nebraska-Lincoln-kemiker Xiao Cheng Zeng har ført til opdagelsen af ​​et nyt materiale, der kan have betydelige konsekvenser for en række udfordringer, fra kuldioxidlagring til planetarisk videnskab og fast smøring.

Ved første øjekast, der synes ikke at være meget forbindelse mellem tøris og kvarts. Men rent videnskabeligt de er faktisk ret tæt på, da de er oxider af de to første grundstoffer i en kemisk gruppe i det periodiske system (gruppe IV) - kulstof til tøris (frosset kuldioxid) og silicium til kvarts.

I 2011, Europæiske forskere annoncerede opdagelsen af ​​et nyt stof kaldet siliciumcarbonat, da de kombinerede tøris og siliciumdioxid (kvarts) under højt tryk. De var ude af stand til at bestemme materialets krystalstruktur, imidlertid, og spørgsmålet vakte Zengs og hans kollegers opmærksomhed, der tog udfordringen op og tilbragte næsten et år i modellering af mulige strukturer på University of Nebraskas Holland Computing Center -supercomputer.

"Vi gjorde en udtømmende søgning efter mulige faste strukturer for et givet forhold mellem kuldioxid og siliciumdioxid, "sagde Zeng, Ameritas University professor i kemi. "Vi foretog en omfattende struktursøgning efter tusinder af krystalstrukturer, før vi identificerede en meget stabil."

Den meget stabile form, Zeng sagde, består af et siliciumatom, to kulstofatomer og seks iltatomer, eller SiC2O6.

Resultatet blev rapporteret i 27. februar -udgaven af Fysisk gennemgangsbreve X , de meget selektive, kun online, tidsskrift med fuld adgang til American Physical Society. Det er første gang, UNL-forskning er blevet offentliggjort i det tre-årige tidsskrift.

"En af de potentielle anvendelser er kuldioxidlagring, "Sagde Zeng." Vi forudsiger, at under højt pres, omkring 200, 000 atmosfærer, kuldioxid kan kombineres med siliciumdioxid for at danne en ny krystalform, der er en mulig sekvestreringsform.

"Dette faste stof er et sted mellem tøris og kvarts, og tidligere, folk forestillede sig ikke, at der var noget imellem. Noget i midten er meget svært for kemikere at forestille sig, men vi giver en kandidat til noget i midten. "

Zeng sagde, at den forudsagte krystal også kan give et vigtigt fingerpeg om sammensætningen af ​​jordbaserede planeter og satellitter, da siliciumdioxid og kuldioxid i dets gasformige og frosne former er almindelige komponenter i disse kroppe. Med en lagdelt struktur, der ligner grafit, siliciumcarbonatkrystal har også potentiale som et fast smøremiddel.

"Den struktur, vi så, er en tre-lags struktur, hvor det midterste lag er silicium, "sagde han." Lagene kan glide og skære, gør det til et godt fast smøremiddel. "