Ny forskning ledd av kemisten Xiao Cheng Zeng vid University of Nebraska-Lincoln har lett till upptäckten av ett nytt material som kan ha betydande konsekvenser för en mängd olika utmaningar, från koldioxidlagring till planetvetenskap och fast smörjning.

Vid första ögonkastet, Det verkar inte finnas någon större koppling mellan torris och kvarts. Men i vetenskapliga termer, de är faktiskt ganska nära eftersom de är oxider av de två första elementen i en kemisk grupp i det periodiska systemet (grupp IV) - kol för torris (frusen koldioxid) och kisel för kvarts.

Under 2011, Europeiska forskare tillkännagav upptäckten av ett nytt ämne som kallas kiselkarbonat när de kombinerade torris och kiseldioxid (kvarts) under högt tryck. De kunde inte bestämma materialets kristallstruktur, dock, och frågan väckte uppmärksamhet hos Zeng och hans kollegor, som tog sig an utmaningen och tillbringade nästan ett år med att modellera möjliga strukturer på University of Nebraskas Holland Computing Center -superdator.

"Vi gjorde en uttömmande sökning efter möjliga fasta strukturer för ett givet förhållande mellan koldioxid och kiseldioxid, "sa Zeng, Ameritas University professor i kemi. "Vi gjorde en omfattande struktursökning av tusentals kristallstrukturer innan vi identifierade en mycket stabil."

Den mycket stabila formen, Zeng sa, består av en kiselatom, två kolatomer och sex syreatomer, eller SiC2O6.

Resultatet rapporterades i 27 februari -numret av Fysiska granskningsbokstäver X , de mycket selektiva, bara online, fullständigt öppen åtkomsttidskrift för American Physical Society. Det är första gången UNL-forskning har publicerats i den treåriga tidskriften.

"En av de potentiella tillämpningarna är koldioxidlagring, "Zeng sa." Vi förutspår att under högt tryck, cirka 200, 000 atmosfärer, koldioxid kan kombineras med kiseldioxid för att bilda en ny kristallform som är en möjlig bindningsform.

"Detta fasta ämne ligger någonstans mellan torris och kvarts, och tidigare, folk föreställde sig inte att det var något däremellan. Något i mitten är väldigt svårt för kemister att föreställa sig, men vi ger en kandidat för något i mitten. "

Zeng sa att den förutsagda kristallen också kan ge en viktig ledtråd till sammansättningen av markplaneter och satelliter eftersom kiseldioxid och koldioxid i dess gasformiga och frysta former är vanliga komponenter i dessa kroppar. Med en skiktad struktur som liknar grafit, kiselkarbonatkristallen har också potential som ett fast smörjmedel.

"Strukturen vi såg är en treskiktad struktur där mittskiktet är kisel, "sa han." Skikten kan glida och skära, vilket gör det till ett bra fast smörjmedel. "