Una nuova ricerca condotta dal chimico Xiao Cheng Zeng dell'Università del Nebraska-Lincoln ha portato alla scoperta di un nuovo materiale che potrebbe avere implicazioni significative per una serie di sfide, dallo stoccaggio dell'anidride carbonica alla scienza planetaria e alla lubrificazione solida.

A prima vista, non sembrerebbe esserci molta connessione tra ghiaccio secco e quarzo. Ma in termini scientifici, in realtà sono abbastanza simili in quanto sono ossidi dei primi due elementi di un gruppo chimico nella tavola periodica (Gruppo IV):carbonio per ghiaccio secco (anidride carbonica congelata) e silicio per quarzo.

Nel 2011, Ricercatori europei hanno annunciato la scoperta di una nuova sostanza chiamata carbonato di silicio quando hanno combinato ghiaccio secco e biossido di silicio (quarzo) ad alta pressione. Non sono stati in grado di determinare la struttura cristallina del materiale, però, e la domanda attirò l'attenzione di Zeng e dei suoi colleghi, che ha raccolto la sfida e ha trascorso quasi un anno a modellare possibili strutture sul supercomputer Holland Computing Center dell'Università del Nebraska.

"Abbiamo fatto una ricerca esaustiva di possibili strutture solide per un dato rapporto tra anidride carbonica e biossido di silicio, " disse Zeng, Professore di chimica all'Università Ameritas. "Abbiamo fatto un'ampia ricerca strutturale di migliaia di strutture cristalline prima di identificarne una altamente stabile".

Quella forma altamente stabile, Zeng ha detto, costituito da un atomo di silicio, due atomi di carbonio e sei atomi di ossigeno, o SiC2O6.

Il risultato è stato riportato nel numero del 27 febbraio di Lettere di revisione fisica X , il altamente selettivo, solo online, rivista ad accesso completamente aperto dell'American Physical Society. È la prima volta che la ricerca UNL è stata pubblicata sulla rivista di tre anni fa.

"Una delle potenziali applicazioni è lo stoccaggio di anidride carbonica, " Zeng ha detto. "Prevediamo che sotto alta pressione, circa 200, 000 atmosfere, l'anidride carbonica può combinarsi con il biossido di silicio per formare una nuova forma cristallina che è una possibile forma di sequestro.

"Questo solido è da qualche parte tra il ghiaccio secco e il quarzo, e in passato, la gente non immaginava che ci fosse qualcosa in mezzo. Qualcosa nel mezzo è molto difficile da immaginare per i chimici, ma forniamo un candidato per qualcosa nel mezzo."

Zeng ha affermato che il cristallo previsto potrebbe anche fornire un importante indizio sulla composizione dei pianeti e dei satelliti terrestri poiché il biossido di silicio e l'anidride carbonica nelle sue forme gassose e congelate sono componenti comuni di quei corpi. Con una struttura a strati simile a quella della grafite, il cristallo di carbonato di silicio ha anche un potenziale come lubrificante solido.

"La struttura che abbiamo visto è una struttura a tre strati in cui lo strato intermedio è il silicio, " ha detto. "Gli strati possono scivolare e tagliare, rendendolo un buon lubrificante solido."