(PhysOrg.com) -- Ett experiment 2003 bildade vad man trodde var en ny form av kol, men fynden var kontroversiella. Nu har två team av forskare använt olika metoder för att identifiera en tredimensionell nätverksstruktur som kallas "bct-carbon, " som de säger kunde ha varit den struktur som bildades 2003.

Rent kol finns i en mängd olika strukturer, inklusive grafit och diamant. Den nya strukturen, kroppscentrerat tetragonalt kol eller bct-kol, är oväntat enkel och består av ark med kvadrater med fyra kolatomer vardera, sammanfogade av "korta" bindningar vinkelrätt mot arken. Denna form av kol skapas när grafit utsätts för högt tryck vid normala temperaturer.

Det har varit känt i nästan 50 år att grafit som utsätts för kall kompression (högt tryck vid omgivningstemperatur) genomgår en omvandling som är reversibel, och 2003 komprimerade forskare vid Stanford University grafit i en diamantstädpress, samtidigt som de erhåller röntgendiffraktionsmönstret för att hjälpa dem att studera bindningarna i strukturen. De fann att när trycket översteg 17 gigapascal (GPa) (170, 000 atmosfärer) bildade kolatomerna i den normalt mjuka grafiten ett material som är tillräckligt hårt för att knäcka diamant, men dess struktur förblev oklar.

Nu är ett team av vetenskapsmän ledda av Hui-Tian Wang från Nankai University i Tianjin, Kina, har visat genom datorsimuleringar att det superhårda kolet åtminstone delvis kan bestå av bct-kol, eftersom detta tar minst energi att bilda. Bct-kol har en struktur halvvägs mellan diamantens kuber av kolatomer och grafits länkade ark av kolatomer i ett hexagonalt gitter. Bct-kol består av ark av fyratomiga kolringar som är sammanlänkade genom starka bindningar.

Teamet studerade 15 möjliga strukturer och fann att det transparenta bct-kolet inte bara krävde lägre energier för att bildas utan att dess skjuvhållfasthet är 17 procent större än diamants. Om resultaten bekräftas, detta innebär att det kan vara möjligt att producera ett material som är starkare än diamant vid normala temperaturer.

En annan grupp forskare, inklusive Renata Wentzcovitch från University of Minnesota och Takashi Miyake från National Institute of Advanced Industrial Science and Technology i Japan, kom till liknande slutsatser tidigare i år, men med en annan metod. Denna grupp analyserade den föreslagna bct-kolstrukturen med hjälp av kvantmekaniska simuleringar. De fann att bct-kol var stabilare än grafit vid 18,6 GPa, och att när det blandas med M-kol skulle det producera ett röntgendiffraktionsmönster som var nära matchat med det som hittades 2003. (M-kol är en struktur som består av lager av kol i ringar med fem och sju medlemmar.)

Uppsatsen från Hui-Tian Wangs team publicerades i tidskriften Fysisk granskning B , medan USA/Japan-forskningen rapporterades i Fysiska granskningsbrev i mars i år.

© 2010 PhysOrg.com