(PhysOrg.com) -- Il carbonio è disponibile in molte forme diverse, e ora gli scienziati hanno previsto un'altra nuova forma, o allotropo, di carbonio. La nuova forma di carbonio, che chiamano T-carbonio, ha proprietà fisiche molto intriganti che suggeriscono che potrebbe avere un'ampia varietà di applicazioni.

Gli scienziati, Xian-Lei Sheng, Qing-Bo Yan, Fei Sì, Qing-Rong Zheng, e Gang Su, dalla Graduate University of Chinese Academy of Sciences di Pechino, Cina, hanno pubblicato il loro studio sui calcoli dei primi principi del T-carbonio in un recente numero di Lettere di revisione fisica .

Gli allotropi si formano quando gli atomi in una sostanza che contiene un solo tipo di atomo sono disposti in modo diverso. Sebbene molte sostanze abbiano più allotropi, il carbonio ha il maggior numero di allotropi conosciuti. I tre allotropi del carbonio più noti sono il carbonio amorfo (come carbone e fuliggine), grafite, e diamante. Dagli anni '80, gli scienziati hanno sintetizzato nuovi allotropi, compresi i nanotubi di carbonio, grafene, e fullereni, che hanno avuto un impatto scientifico e tecnologico significativo.

Con i più recenti progressi negli strumenti sintetici, gli scienziati hanno studiato un'ampia varietà di nuovi, e talvolta sfuggenti, allotropi del carbonio. Alla luce di queste indagini, Sheng, et al., scrivono nel loro studio che sembra che potremmo entrare nell'era degli allotropi di carbonio.

Qui, gli scienziati hanno spiegato come ottenere un nuovo allotropo di carbonio sostituendo ogni atomo di carbonio del diamante con un tetraedro di carbonio (da cui il nome “T-carbon”). Sono stati ispirati dalla sostituzione di ogni atomo di carbonio in metano con un tetraedro di carbonio, che forma il tetraedro.

“[Il nostro studio] aggiunge un possibile nuovo allotropo di carbonio con proprietà sorprendenti, "Su ha detto PhysOrg.com . “Il T-carbon ha angoli di legame diversi dalla grafite e dal diamante, ma la struttura interessante è ancora abbastanza stabile e ha la stessa simmetria di gruppo del diamante, ampliando così la visione e la conoscenza delle persone sul legame del carbonio”.

Ogni cella unitaria della struttura T-carbon contiene due tetraedri con otto atomi di carbonio. Come hanno mostrato i calcoli degli scienziati, Il T-carbonio è termodinamicamente stabile a pressione ambiente ed è un semiconduttore. Il T-carbon è un terzo più morbido del diamante, che è il materiale naturale più duro conosciuto. Il nuovo allotropo di carbonio ha anche una densità molto più bassa del diamante, rendendolo "soffice".

Gli scienziati hanno anche calcolato che il carbonio T ha grandi interspazi tra gli atomi rispetto ad altre forme di carbonio, che potrebbe renderlo potenzialmente utile per lo stoccaggio dell'idrogeno. Inoltre, le proprietà fisiche uniche di questo nuovo allotropo di carbonio lo rendono un materiale promettente per la fotocatalisi, adsorbimento, e applicazioni aerospaziali.

“Crediamo che, se ottenuto, Il T-carbon è così soffice che può essere usato per immagazzinare idrogeno, litio, e altre piccole molecole a scopo energetico, "Su ha detto. “Può essere usato come fotocatalisi per la scissione dell'acqua per generare idrogeno, o come materiale di adsorbimento per la protezione dell'ambiente. Poiché ha una densità molto bassa ma un modulo e una durezza elevati, è abbastanza adatto per materiali aerospaziali, materiali sportivi come una racchetta da tennis, club di golf, eccetera., e pelle da crociera, e così via.”

Gli scienziati hanno anche notato che il carbonio T potrebbe avere implicazioni astronomiche come potenziale componente della polvere interstellare e degli esopianeti di carbonio.

"C'è un enigma di vecchia data in astronomia noto come la 'crisi del carbonio' ​​nella polvere interstellare, "Su ha detto. "Le osservazioni del telescopio Hubble hanno rivelato che il bilancio del carbonio nella polvere è profondo nel rosso, e non c'è abbastanza carbonio nella polvere per spiegare le distorsioni della luce".

Inoltre, è stato recentemente scoperto che l'esopianeta WASP-12b ha una grande quantità di carbonio, rendendolo il primo esopianeta ricco di carbonio mai scoperto. Poiché la struttura del carbonio in WASP-12b non è ancora chiara, Il T-carbon potrebbe anche essere uno dei possibili candidati per questo pianeta di carbonio.

Per indagare ulteriormente sul T-carbonio, i ricercatori vorrebbero sintetizzare il nuovo allotropo in laboratorio, anche se dicono che questo sarebbe probabilmente molto difficile.

“Una sintesi di T-carbonio in laboratorio rappresenta una grande sfida per scienziati e chimici dei materiali, "Su ha detto. “Suggeriamo i seguenti modi:utilizzando la tecnica CVD in un ambiente a pressione negativa; detonazione su diamante o grafite; cristallizzazione del carbonio amorfo tetragonale; o allungando il diamante cubico sotto una forza estremamente grande.

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