Kristallstruktur av H-kol(a), initial AB staplande grafit supercell för H-kol (b) och sidovy innehållande fem och sju kolringar av H-kol (c). Kristallstruktur av S-kol (d), initial AB staplande grafit supercell för Scarbon (e) och sidovy innehållande fem och sju kolringar av S-kol (f). Bild från arXiv:1203.5509v1
(PhysOrg.com) - Forskare i Kina har använt matematiska beräkningar för att förutsäga att under kall kompression, två nya kolallotroper kan bildas. I deras tidning förpublicerad den arXiv , teamet beskriver hur de två nya allotroperna skulle ha en hårdhetsfaktor någonstans mellan grafit och diamant.
En allotrop är ett ämne som i huvudsak är detsamma som en annan, med bara små skillnader i struktur. Således, både grafit och diamanter är allotroper av kol. I deras tidning, forskargruppen visar, genom matematiska beräkningar, att utsätta en grafitallotrop för olika grader av både kallt och högt tryck, skulle resultera i små förändringar i strukturen, vilket resulterar i två nya kolallotroper.
Före detta arbete, andra forskare har teoretiserat att ett tryck vid rumstemperatur (mer än 10 GigaPascal) på grafit också skulle resultera i strukturella förändringar, skapa nya allotroper (M10-kol, monokliniskt M-kol, ortorombisk W-kol eller kubisk kroppscentrum C4-kol) även om det hittills inte är klart om dessa ändringar skulle förbli i kraft efter att trycket har tagits bort.
De nya allotroperna som teoretiskt skulle produceras genom att utöva tryck under kalla förhållanden, som teamet har kallat H-kol och S-kol, skulle också tydligen vara stabilare än allotroperna som produceras utan kyla, och ännu mer stabil, de säger, än grafit under tryck, vilket innebär att de skulle vara mer benägna att överleva i sitt komprimerade tillstånd efter att ha återgått till normala förhållanden.
Genom att använda matematiska modeller för att förutsäga skapandet av nya kolallotroper, forskare banar väg för verkliga experiment för att ta reda på om de nya materialen verkligen skulle existera, och i så fall, till vilket syfte de kan användas. Nya kolallotroper skulle ha olika optiska egenskaper, såsom graden av transparens, till exempel eller hur väl de reflekterar ljus, än redan välkända allotroper som redan används i verkliga tillämpningar, . Sådana egenskaper i nya allotroper, om de kan fås att bestå under rimliga förhållanden, kan leda till nya och bättre produkter.
Men innan forskare börjar försöka producera dessa nya allotroper, mer teoretiskt arbete kommer att behöva göras för att se om det finns andra där ute som fortfarande väntar på att bli upptäckta.
© 2012 PhysOrg.com
