Углерод является удивительным элементом, и структуры чистого углерода имеют множество применений и свойств.
От невероятной твердости алмазов до универсальности графита в наших карандашах - углерод удивительно разнообразен.
Двухмерные структуры также невероятны и включают в себя графен, углеродные нанотрубки и фуллерен, обладающие рядом полезных свойств. Теперь открыта новая двумерная структура углерода.
Его называют шварцитом, он предсказывался и моделировался десятилетиями, но только сейчас исследователи смогли его создать.
И не специально.
Новая структура была создана учеными Южной Кореи и Японии путем заполнения углеродом определенного типа кристалла диоксида кремния (песка), известного как цеолит.
Исследовали выясняют, будут ли эти углеродосодержащие цеолиты обладать интересными свойствами.
Международная команда исследователей Калифорнийского университета в Беркли доказала, что три структуры, созданные японско-корейской командой, действительно являются долгожданными шварцитами.
Их результаты публикуются в сборнике трудов Национальной академии наук.
Важным свойством шварцита является его кривизна.
Графен - это плоский лист, поэтому он не имеет кривизны.
Фуллерены, также известные как баккиболы (от полного названия букминстерфуллеренов), представляют собой выпуклые структуры с положительной кривизной.
Шварциты являются первыми углеродными структурами с отрицательной кривизной и имеют форму седла.
Шварциты имеют наименьшую площадь для их конфигурации.
Группа построила компьютерное моделирование кристалла цеолита и смоделировала, как могут быть организованы атомы углерода.
Исследование показало, что из 200 цеолитов, созданных на сегодняшний день, только 15 могут быть использованы в качестве шаблона для создания шварцитов.
Но исследователи считают, что существует более миллиона возможных способов получения цеолита, поэтому существует гораздо больше способов получения шварцита.
"Эти негативные изогнутые углеводороды было очень сложно синтезировать самостоятельно, но оказывается, что углеродную пленку можно каталитически выращивать на поверхности цеолита", - заявил в заявлении ведущий автор Ефрем Браун из UC Berkeley.
Но синтезированные на сегодняшний день шварциты были получены методом проб и ошибок путем выбора шаблонов цеолита.
Мы предоставляем очень простые инструкции по рациональному изготовлению шварцитов и показываем, что, выбирая правильный цеолит, вы можете настраивать шварциты для оптимизации своих свойств.
Шварциты особенно хорошо подходят для хранения большого электрического заряда, что делает их эффективными конденсаторами.
Они также могут быть сконструированы таким образом, чтобы они могли хранить другие молекулы или даже выступать в качестве катализаторов.
Как и графен, ключом к коммерциализации структуры будет поиск эффективного, высококачественного и экономичного способа ее производства.