Vědci objevují nový typ atomu tenkého uhlíku

Uhlík existuje v různých formách. Kromě diamantu a grafitu existují nedávno objevené tvary s úžasnými vlastnostmi. Například grafen s pouze jednou tloušťkou atomové vrstvy je nejtenčím známým materiálem a jeho neobvyklé vlastnosti z něj činí velmi zajímavého kandidáta pro aplikace, jako je futuristická elektronika a high-tech inženýrství. V grafenu je každý atom uhlíku spojen třemi sousedy a tvoří šestihranné tvary uspořádané do sítě voštin. Teoretické studie ukázaly, že atomy uhlíku se mohou také uspořádat do jiných vzorů ploché sítě, přičemž jsou stále vázány na tři sousedy, ale žádná z těchto předpovězených sítí dosud nebyla realizována.

Vědci z University of Marburg v Německu a Aalto University ve Finsku nyní objevili nový druh uhlík síť, Což je atomově tenké jako grafen, ale je tvořeno čtverci, šestiúhelníky a oktety, které tvoří uspořádanou síť. Potvrdili jedinečnou strukturu sítě pomocí skenovacího snímače s vysokým rozlišením a zajímavě zjistili, že její elektronické vlastnosti se velmi liší od vlastností grafenu.

Na rozdíl od grafenu a jiných forem uhlíku má nová bifenylenová síť – jak se nový materiál nazýval – kovové vlastnosti. Úzké pruhy mřížky, široké pouze 21 atomů, se opravdu chovají jako kov, zatímco grafen je polovodič této velikosti. „Tyto linky by mohly být použity jako vodivé dráty v elektronických zařízeních budoucnosti založených na uhlíku.“ Řekl profesor Michael Gottfried z University of Marburg, který vede tým, který tuto myšlenku vyvinul. Hlavní autor studie, Qitang Fan z Marburgu, pokračuje: „Tato nová uhlíková síť může také působit jako vynikající anodový materiál v Lithium-iontové baterie„S větší skladovací kapacitou lithia ve srovnání se současnými materiály na bázi grafenu. „

Tým na univerzitě Aalto pomohl vizualizovat materiál a dešifrovat jeho vlastnosti. Skupina profesora Petera Lillierotha provedla mikroskopii s vysokým rozlišením, která demonstrovala strukturu materiálu, zatímco vědci pod vedením profesora Adama Fostera využívali počítačové simulace a analýzy k pochopení vzrušujících elektrických vlastností materiálu.

Nový materiál spočívá ve shromažďování částic obsahujících uhlík na velmi jemném zlatém povrchu. Tyto částice nejprve tvoří řetězce skládající se z propojených šestiúhelníků a pozdější reakce spojuje tyto řetězce dohromady za vzniku čtverců a osmiúhelníků. Důležitým rysem řetězů je, že jsou kompaktní, což znamená, že jsou přítomny ve dvou typech odrazu, jako je pravá a levá ruka. Pouze řetězy stejného typu se shlukují na povrchu zlata a tvoří dobře uspořádané skupiny, než se spojí. To je rozhodující pro tvorbu nového uhlíkového materiálu, protože interakce mezi dvěma různými typy řetězců vede pouze k grafenu. „ Nová myšlenka spočívá v použití molekulárních prekurzorů, které byly upraveny tak, aby místo nich produkovaly bifenyly GrafenVysvětluje Linghao Yan, který provedl experimenty s mikroskopií s vysokým rozlišením na Aalto University.

V současné době týmy pracují na výrobě listů většího materiálu, takže je možné dále prozkoumat jeho aplikační potenciál. „Jsme však přesvědčeni, že tato nová metoda syntézy povede k objevení dalších nových uhlíkových sítí.“ Řekl profesor Liljeroth.

Studie byla publikována v Věda.