Il più piccolo dei dispositivi elettronici potrebbe un giorno avere la capacità di accendersi e spegnersi su scala atomica.

Gli scienziati di Lawrence Livermore hanno studiato un modo per creare catene lineari di atomi di carbonio dalla grafite fusa al laser. Il materiale, chiamato carbyne, potrebbe avere una serie di nuove proprietà, compresa la capacità di regolare la quantità di corrente elettrica che viaggia attraverso un circuito, a seconda delle esigenze dell'utente.

Carbyne è oggetto di intense ricerche per la sua presenza in corpi astrofisici, così come il suo potenziale uso in dispositivi nanoelettronici e materiali superduri. La sua forma lineare gli conferisce proprietà elettriche uniche che sono sensibili allo stiramento e alla flessione, ed è 40 volte più rigido del diamante. È stato anche trovato nei meteoriti Murchison e Allende e potrebbe essere un ingrediente della polvere interstellare.

Utilizzando simulazioni al computer, Lo scienziato LLNL Nir Goldman e il collega Christopher Cannella (un ricercatore estivo universitario del Caltech) inizialmente intendevano studiare le proprietà del carbonio liquido mentre evapora, dopo essere stato formato facendo brillare un raggio laser sulla superficie della grafite. Il laser può riscaldare la superficie della grafite fino a poche migliaia di gradi, che poi forma una gocciolina abbastanza volatile. Con loro sorpresa, mentre la goccia di liquido evaporava e si raffreddava nelle loro simulazioni, forma fasci di catene lineari di atomi di carbonio.

"Ci sono state molte speculazioni su come produrre il carbyne e quanto sia stabile, " Ha detto Goldman. "Abbiamo dimostrato che la fusione laser della grafite è una strada praticabile per la sua sintesi. Se regoli la sintesi di carbine in modo controllato, potrebbe avere applicazioni come nuovo materiale per una serie di diverse aree di ricerca, anche come semiconduttore sintonizzabile o anche per lo stoccaggio dell'idrogeno.

"Il nostro metodo mostra che il carbyne può essere formato facilmente in laboratorio o in altro modo. Il processo potrebbe verificarsi anche nei corpi astrofisici o nel mezzo interstellare, dove il materiale contenente carbonio può essere esposto a temperature relativamente elevate e il carbonio può liquefarsi".

Lo studio ei modelli computazionali di Goldman consentono un confronto diretto con gli esperimenti e possono aiutare a determinare i parametri per la sintesi di materiali a base di carbonio con proprietà potenzialmente esotiche.

"Le nostre simulazioni indicano un possibile meccanismo per la sintesi della fibra carbyne che conferma la precedente osservazione sperimentale della sua formazione, "Goldman ha detto. "Questi risultati aiutano a determinare una serie di condizioni termodinamiche per la sua sintesi e potrebbero spiegare il suo rilevamento in meteoriti derivanti da condizioni di alta pressione dovute all'impatto".

La ricerca compare sulla copertina dell'edizione del 17 settembre del Giornale di chimica fisica .