Carbon nanotråde fra komprimeret benzen

Et nyt kulstof nanomateriale - den tyndest mulige endimensionelle tråd, der stadig bevarer en diamantlignende struktur - blev skabt af den kontrollerede, langsom kompression og dekompression af benzen. Den diamantlignende strukturelle enhed består af sekssidede ringe af carbonatomer bundet sammen i kæder omgivet af en halo af hydrogenatomer.

Baseret på beregningsstudier, sammenlignet med konventionelle kulstof nanorør, nanotrådene fremstillet ved denne metode kan have fremragende mekaniske og elektroniske egenskaber. Syntesemetoden udviklet i dette arbejde åbner op for mulige variationer, såsom tværbinding eller kemisk funktionalisering (tilsætning af atomer eller små molekyler til carbon-nanotråden, der ændrer dens funktion). Disse variationer kan føre til design og fremstilling af materialer, der i øjeblikket er ukendte eller umulige at lave ved hjælp af eksisterende teknikker.

Kulstof nanomaterialer såsom fullerener, nanorør, og grafen har fremragende fysiske egenskaber forbundet med deres lave dimensionalitet og grafitlignende kemiske binding. Den banebrydende opdagelse er syntesen af ​​endimensionelle, carbon nanotråde med diamantlignende binding kun 0,6 nanometer i diameter. Beregningsmodellering tyder på, at disse nanotråde kunne være stærkere end carbon nanorør eller konventionelle højstyrke polymerer og også ekstremt stive.

De syntetiseres i makroskopiske mængder ved langsom dekompression af benzen frosset ved høje tryk og bragt til omgivende forhold. I modsætning til den høje temperatur, gasfasesyntese brugt til konventionelle nanorør, kinetisk kemisk kontrol, som f.eks. anvendes i organisk kemi, bruges til syntesen af ​​nanotrådene. Det kan være muligt at syntetisere en hel familie af diamantformede nanotrådmaterialer, selv med tværbinding mellem tråde, eller med tilføjet kemisk funktionalitet, ved denne kemiske tilgang, hvilket er potentielt mere alsidigt end vanskelige at kontrollere gas-fase tilgange.

Ved at bruge fabrikationsteknikker udviklet baseret på dette gennembrud, det kan være muligt at producere letvægts, ultrahøjstyrke fibre til brug i forskellige strukturelle materialer i transportsystemer og andre steder. Kinetisk kemisk syntese kan også give mulighed for nanotråde med blandet diamant- og grafitlignende binding, som kunne have nyttige halvledende egenskaber.