Computersimulering forudsiger ny allotrope af kulstof

De forskellige former for kulstof omfatter diamant, grafit, grafen (et enkelt ark grafit) og fullerenerne, som dannes, når kulstofatomer binder sammen til rør- og kuglelignende strukturer.

Men i de senere år har materialeforskere indsamlet spor, der antyder en anden type kulstof, som dannes, når grafit komprimeres ved stuetemperatur til tryk på over 10 gigaPascal.

Ledetrådene tager form af ændringer i forskellige bulk egenskaber af kulstof under disse forhold, ting som dets resistivitet, optiske transmittans og reflektans og så videre. Alt dette indikerer eksistensen af ​​en form for faseændring, hvor en ny form for kulstof opstår.

Så kapløbet er i gang med at identificere denne nye allotrope, og da kulstofatomer kan kobles sammen på et uendeligt antal måder, er der ingen mangel på kandidater.

I dag fremlagde Maximilian Amsler ved universitetet i Basel i Schweiz og en række venner en ny struktur, som de kalder M10-carbon. Disse fyre har brugt forskellige computersimuleringsteknikker til at modellere, hvordan kulstofatomer kan binde under disse forhold.

Resultatet, siger de, er en struktur, der er mere stabil end grafit ved tryk over 14 GPa og, ligesom diamant, udelukkende bestående af atomer forbundet med sp3-bindinger. Materialet er også næsten lige så hård diamant.

Desuden har Amsler og co simuleret røntgendiffraktionsmønsteret, som dette materiale burde producere, og siger, at det matcher det, der blev fundet i eksperimentet.

Problemet er imidlertid, at dette blot er en af ​​en halv håndfuld foreslåede strukturer, der alle forsøger at forklare de eksperimentelle beviser. Disse producerer også røntgendiffraktionsmønstre, der matcher eksperimentet, og mindst én, en allotrop kendt som z-carbon, er mere termodynamisk gunstig end M10-carbon.

For øjeblikket er juryen klart ude på, hvilken af ​​disse teoretiske strukturer, der faktisk dannes i den virkelige verden.

Så hvad skal man gøre? Det er klart, at der er et utal af potentielle kandidater, og den eneste måde at skelne mellem dem er ved detaljeret og omhyggelig måling.

Så bolden er solidt tilbage på forsøgslederens side af banen. Disse eksperimenter er ikke lette. dog kan der gå noget tid, før kronen for at opdage en ny allotrop af kulstof på overbevisende måde kan hævdes.

Ref: http:// arxiv.org/abs/1202.6030 : Forudsigelse af en ny monoklinisk kulstofallotrop

skjule