I ricercatori dell’Università di Bayreuth hanno acquisito nuove conoscenze nel campo della chimica del carbonio ad alta pressione:hanno sintetizzato due nuovi carburi – composti del carbonio e di un altro elemento chimico – con strutture uniche. I risultati potrebbero fornire una spiegazione inaspettata dell’ampia diffusione degli idrocarburi policiclici aromatici nell’universo. La ricerca è pubblicata sulla rivista Nature Communications .
I carburi sono composti di carbonio e di un altro elemento chimico. I carburi appena sintetizzati assomigliano a composti metallo-organici e possono offrire nuove informazioni sul comportamento delle complesse strutture di carbonio sotto pressioni estremamente elevate e alte temperature.
La possibile esistenza o formazione di tali composti nelle condizioni dell'interno dei pianeti potrebbe avere importanti implicazioni per le geoscienze e l'astrobiologia, poiché potrebbero essere l'origine degli idrocarburi e potrebbero svolgere un ruolo nell'origine della vita.
Sotto la guida del Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky del Geoinstitut bavarese e della Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia del Laboratorio di cristallografia dell'Università di Bayreuth, la ricerca sui nuovi composti del carbonio rivela che hanno elementi strutturali simili a quelli dei composti organici complessi molecole, ma sono deprotonate (cioè non contengono idrogeno).
Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno utilizzato celle a incudine di diamante che hanno compresso i minuscoli cristalli di carburo di calcio a pressioni nell’ordine di tre cifre gigapascal e contemporaneamente li hanno riscaldati a temperature di circa 3000°C. Queste condizioni corrispondono a quelle presenti ad una profondità di 2.900 km all'interno della Terra. Il cambiamento di pressione e temperatura ha fatto sì che il carburo di calcio formasse due nuovi carburi:polimorfo ad alta pressione di CaC2 e Ca3 C7 .
Sebbene il polimorfo ad alta pressione di CaC2 ha la stessa composizione chimica del materiale di partenza, differisce da esso nella disposizione spaziale degli atomi e nelle proprietà chimiche. Il polimorfo possiede catene di carbonio che possono esistere in condizioni che superano di gran lunga quelle note per l'esistenza dei composti organici convenzionali.
La formazione di tali composti nelle condizioni all'interno dei pianeti potrebbe anche aver avuto un ruolo nell'origine della vita, perché potrebbero essere l'origine degli idrocarburi.
Il composto con la formula chimica Ca3 C7 non è mai stato osservato prima, quindi la sua sintesi e la spiegazione della struttura rappresentano un significativo passo avanti nella comprensione del comportamento dei materiali a base di carbonio in condizioni estreme.
Il Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky, il ricercatore principale dello studio, ha spiegato:"I nostri risultati non solo espandono i confini della chimica del carbonio conosciuta, ma forniscono anche una nuova prospettiva su come potrebbero esistere strutture complesse di carbonio nelle profondità della Terra e potenzialmente in altri pianeti. corpi."
"Le somiglianze tra questi carburi ad alta pressione e i composti metallo-organici deprotonati aprono interessanti possibilità per la progettazione di nuovi materiali con proprietà elettroniche, magnetiche e ottiche uniche", ha aggiunto la Prof.ssa Dr. Natalia Dubrovinskaia.
Ulteriori informazioni: Saiana Khandarkhaeva et al, Estensione della chimica del carbonio ad alta pressione mediante sintesi di CaC2 e Ca3 C7 con nanonastri simili a poliacene e para-poli(indenoindene) deprotonati, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47138-2
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università di Bayreuth
