Se descoperă un nou tip de material carbonic subțire

Structura noii rețele de carbon. Partea superioară arată schematic legarea atomilor de carbon, formând pătrate, hexagoni și octogoni. Partea de jos este o imagine a grilei, realizată cu un microscop de înaltă rezoluție. Credit: Universitatea din Marburg, Universitatea Aalto

Carbonul există sub diferite forme. Pe lângă diamant și grafit, există recent descoperite forme cu proprietăți uimitoare. De exemplu grafen, cu o grosime de doar un singur strat atomic, este cel mai subțire material cunoscut, iar proprietățile sale neobișnuite îl fac un candidat extrem de interesant pentru aplicații precum electronica viitoare și ingineria de înaltă tehnologie. În grafen, fiecare carbon atom este conectat la cei trei vecini, formând hexagoane dispuse într-o rețea de tip fagure. Studiile teoretice au arătat că atomii de carbon pot fi aranjați și în alte modele de rețea plană, în timp ce sunt încă conectați la trei vecini, dar niciuna dintre aceste rețele prevăzute nu a fost realizată până acum.

Cercetătorii de la Universitatea din Marburg din Germania și Universitatea din Aalto din Finlanda au descoperit acum o nouă rețea de carbon care este atomic subțire ca grafenul, dar constă din pătrate, hexagoni și octogoni care formează o rețea ordonată. Aceștia au confirmat structura unică a rețelei folosind microscopia sondei de înaltă rezoluție și au găsit interesant faptul că proprietățile sale electronice sunt foarte diferite de cele ale grafenului.

Spre deosebire de grafen și alte forme de carbon, noua rețea de bifenilenă – așa cum se numește noul material – are proprietăți metalice. Liniile înguste de zăbrele, cu doar 21 de atomi largi, se comportă deja ca un metal, în timp ce grafenul este un semiconductor la această dimensiune. „Aceste linii pot fi utilizate ca conductori în viitoarele dispozitive electronice pe bază de carbon”. a spus profesorul Michael Gottfried, de la Universitatea din Marburg, care conduce echipa care a dezvoltat ideea. Autorul principal al studiului, Qitang Fan din Marburg continuă, „Această nouă rețea de carbon poate servi și ca material cu anod ridicat în bateriile litiu-ion, cu o capacitate mai mare de stocare a litiului în comparație cu cea a materialelor actuale cu bază de grafen”.

Echipa de la Universitatea Aalto a ajutat la imaginea materialului și la descifrarea proprietăților acestuia. Echipa profesorului Peter Liljeroth a efectuat microscopii de înaltă rezoluție care arată structura materialului, în timp ce cercetătorii conduși de profesorul Adam Foster au folosit simulări și analize pe computer pentru a înțelege proprietățile electrice interesante ale materialului.

Noul material este realizat prin colectarea moleculelor care conțin carbon pe o suprafață aurie extrem de netedă. Aceste molecule formează mai întâi lanțuri, care constau din hexagoane conectate, iar o reacție ulterioară leagă aceste lanțuri împreună pentru a forma pătrate și octogonuri. O caracteristică importantă a lanțurilor este că sunt chirale, ceea ce înseamnă că există în două tipuri reflectorizante, cum ar fi mâinile stânga și dreapta. Doar lanțuri de același tip se acumulează pe suprafața aurie, formând ansambluri bine aranjate, înainte de a fi legate. Acest lucru este esențial pentru formarea unui nou material de carbon, deoarece reacția dintre două tipuri diferite de lanțuri duce doar la grafen. „Noua idee este de a utiliza precursori moleculari care sunt aranjați să dea bifenilenă în loc de grafen”, explică Linghao Yan, care a efectuat experimente de microscopie de înaltă rezoluție la Universitatea Aalto.

Deocamdată, echipele lucrează pentru a produce foi mai mari de material, astfel încât potențialul său de aplicare să poată fi explorat în continuare. Cu toate acestea, „suntem încrezători că această nouă metodă de sinteză va duce la descoperirea altor rețele noi de carbon”. a spus profesorul Liljeroth.

Referință: „Rețeaua bifenilenică: o alotropie de carbon non-benzenoidă” de Qitang Fan, Linghao Yan, Matthias W. Tripp, Ondrej Krejcí, Stavrina Dimosthenous, Stefan R. Kachel, Mengyi Chen, Adam S. Foster, Ulrich Koert, J Peter Liljer Michael Gottfried, 21 mai 2021, ştiinţă.
DOI: 10.1126 / science.abg4509

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.