Nova alotropska modifikacija ogljika teoretično stabilna

PhysOrg.com - Če smo včasih v učbenikih prebrali, da ogljik tvori tri alotropske modifikacije (amorfno, grafitno in diamantno), jih danes poznamo še cel kup. Odkrili so fulerene, grafen in ogljikove nanocevke, če omenimo le najpogostejše. Ab initio izračuni ekipe kitajskih znanstvenikov s Podiplomske šole Kitajske akademije znanosti pa kažejo, da obstoji še ena stabilna alotropska modifikacija ogljika, ki so jo poimenovali T-ogljik. O odkritju poročajo v članku T-Carbon: A Novel Carbon Allotrope, ki je objavljen v reviji Physical Review Letters.

T-ogljik si lahko predstavljamo kot izpeljanko iz strukture diamanta, v katerem vsak ogljikov atom zamenjamo s tetraedrom ogljikovih atomov (podobno, kakor lahko v metanu zamenjamo centralni ogljik in nastane tetraedran). V T-ogljiku so kot med vezmi drugačni kot v diamantu ali grafitu, a je struktura še vedno precej stabilna. Vsaka osnovna celica ima dva tetra z osmimi atomi, njeno simetrijo pa opiše centralno simetrična kubična prostorska skupina Fd\overline{3}m (napaka se odpravlja).

Novi material naj bi imel vrsto uporabnih lastnosti. Izračuni kažejo, da gre za polprevodnik z energijsko špranjo 3,0 eV, ki je za približno tretjino mehkejši od diamanta, najtršega znanega naravnega materiala. Zaradi nizke gostote, ki znaša le okoli 1,5 g/cm³, je T-ogljik "puhast". Velike intersticijske praznine bi lahko omogočala shranjevanje vodika, hkrati pa bi imel izvrstne lastnosti za fotokatalizo in adsorpcijo. Kombinacija visoke trdnosti in nizke gostote sta idealna kombinacija tudi za aeronavtiko in vrsto drugih področij, kjer potrebujemo najboljše mogoče materiale.

Naslednja stopnja je seveda sinteza T-ogljika, sedaj ko so izračuni pokazali, da je njegov obstoj termodinamsko ugoden. To je navadno trši oreh.