全新碳形态汞黝矿结构制造成功

2018年08月16日08:43  来源:科技日报
 

碳可谓自然界的“千面女郎”:珍贵的钻石、平凡无奇的铅笔以及地球上最坚固材料石墨烯中的石墨等。据英国《独立报》网站14日报道,经过科学家数十年的努力,现在,碳又拥有了一副新面孔——汞黝矿结构(Schwarzite)。科学家推测,其电学、磁学和光学性质使它们能在电子和化石燃料等工业领域大展拳脚。

数十年前,化学家就预测,存在新形式的碳——汞黝矿结构(一种由于有七边形的出现,六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形的假想结构),由于其独特的性质,可用于电池内并用作催化剂。最近,科学家制造出了这种碳。

韩国和日本研究人员在研究沸石模板碳(ZTCs)时,偶然制造出了它,但当时并没有引起注意,直到美国加州大学伯克利分校化学家注意到它们不同寻常的结构。

碳可排列成二维“晶体”,包括石墨烯片和足球形状的富勒烯片,具体什么形状取决于碳原子锁在一起时,其结构的弯曲程度。不同于富勒烯的正弯曲以及石墨烯的完全没有弯曲,汞黝矿结构是负弯曲。

最新研究负责人、分子工程师贝伦德·斯密特教授解释称,沸石是一种常用于洗衣剂中软化水的矿物质,是将汞黝矿结构从理论带入现实的关键要素,通过向沸石中注入含碳蒸汽,可以创造出这一结构。一旦进入沸石内部,碳就会组装成石墨烯样薄片,呈线性排列在沸石孔的壁上,使沸石表面伸展并呈负弯曲,接着沸石可被溶解,从而制造出纯净的汞黝矿结构。而且,选择正确的沸石,还可以对汞黝矿结构进行调整,以获得想要的属性。

斯密特在美国《国家科学院学报》上刊文指出:“我们现在有了如何制作这些结构的方法,就可以探索它们的行为,我们正努力做到这一点。”(刘霞)

(责编:赵清(实习生)、熊旭)

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