Naukowcy odkrywają nowy rodzaj cienkiego atomu węgla

Węgiel występuje w różnych formach. Oprócz diamentu i grafitu niedawno odkryto kształty o niesamowitych właściwościach. Na przykład grafen, który ma tylko jedną grubość warstwy atomowej, jest najcieńszym znanym materiałem, a jego niezwykłe właściwości sprawiają, że jest bardzo interesującym kandydatem do zastosowań takich jak futurystyczna elektronika i inżynieria zaawansowanych technologii. W grafenie każdy atom węgla jest połączony trzema sąsiadami, tworząc sześciokątne kształty ułożone w sieć plastra miodu. Badania teoretyczne wykazały, że atomy węgla mogą również układać się w inne płaskie wzory sieci, będąc nadal związanymi z trzema sąsiadami, ale żadna z tych przewidywanych sieci nie została jeszcze zrealizowana.

Naukowcy z Uniwersytetu w Marburgu w Niemczech i Uniwersytetu Aalto w Finlandii odkryli teraz nowy gatunek węgiel sieć, Który jest atomowo cienki jak grafen, ale składa się z kwadratów, sześciokątów i oktetów, które tworzą uporządkowaną sieć. Potwierdzili unikalną strukturę sieci za pomocą czujnika skanującego o wysokiej rozdzielczości i co ciekawe, odkryli, że jej właściwości elektroniczne bardzo różnią się od właściwości grafenu.

W przeciwieństwie do grafenu i innych form węgla, nowa siatka bifenylenowa – jak nazywano nowy materiał – ma właściwości metaliczne. Wąskie pasy siatki o szerokości zaledwie 21 atomów zachowują się naprawdę jak metal, podczas gdy grafen jest półprzewodnikiem tej wielkości. „Te linie mogą być używane jako przewody przewodzące w węglowych urządzeniach elektronicznych przyszłości”. Powiedział profesor Michael Gottfried z Uniwersytetu w Marburgu, który kieruje zespołem, który opracował ten pomysł. Główny autor badania, Qitang Fan z Marburga, kontynuuje: „Ta nowa sieć węglowa może również działać jako doskonały materiał anodowy w Baterie litowo-jonowe, Z większą pojemnością litu w porównaniu z obecnymi materiałami na bazie grafenu. „

Zespół z Uniwersytetu Aalto pomógł zwizualizować materiał i rozszyfrować jego właściwości. Grupa profesora Petera Lillierotha przeprowadziła mikroskopię o wysokiej rozdzielczości, która wykazała strukturę materiału, podczas gdy naukowcy pod kierunkiem profesora Adama Fostera wykorzystali symulacje komputerowe i analizę, aby zrozumieć ekscytujące właściwości elektryczne materiału.

Nowy materiał składa się z cząstek zawierających węgiel na bardzo cienkiej złotej powierzchni. Cząsteczki te najpierw tworzą łańcuchy składające się z połączonych sześciokątów, a późniejsza reakcja łączy te łańcuchy, tworząc kwadraty i ośmiokąty. Ważną cechą łańcuchów jest to, że są zwarte, co oznacza, że ​​występują w dwóch rodzajach odbicia, np. W prawej i lewej ręce. Tylko łańcuchy tego samego typu zlepiają się na powierzchni złota, tworząc uporządkowane grupy, zanim się połączą. Ma to kluczowe znaczenie dla tworzenia nowego materiału węglowego, ponieważ interakcja między dwoma różnymi typami łańcuchów skutkuje tylko grafenem. „ Nowy pomysł polega na wykorzystaniu prekursorów molekularnych, które zostały zmodyfikowane tak, aby zamiast nich wytwarzały bifenyle GrafenLinghao Yan, który przeprowadził eksperymenty mikroskopowe o wysokiej rozdzielczości na Uniwersytecie Aalto, wyjaśnia.

Obecnie zespoły pracują nad produkcją arkuszy z większego materiału, aby można było dalej badać jego możliwości zastosowania. Jednak „Jesteśmy przekonani, że ta nowa metoda syntezy doprowadzi do odkrycia innych nowych sieci węglowych”. Powiedział profesor Liljeroth.

Badanie zostało opublikowane w Nauka.