Naujoji alotropinė anglies atmaina pasižymi naudingomis savybėmis (0)
Anglis gamtoje aptinkama daugelio formų, tad neturėtų labai stebinti tai, kad visai neseniai mokslininkams pavyko išgauti dar vieną alotropinę anglies atmainą, pavadintą T–anglimi. Ši medžiaga pasižymi daug žadančiomis fizikinėmis savybėmis, o tai leidžia pagalvoti apie plačias jos taikymo galimybes.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Kinijos mokslų akademijos universiteto Pekine tyrėjai savo teorinį darbą išspausdino „Physical Review Letters“ žurnale.
Alotropinės atmainos susiformuoja tada, kuomet medžiaga, sudaryta iš vienos rūšies atomų, keičia savo erdvinį atomų išsidėstymą. Nors daugelis medžiagų turi po kelias alotropines atmainas, vis dėlto anglis šioje srityje išlieka nepralenkiama čempione. Trys geriausiai žinomos alotropinės anglies atmainos yra amorfinė anglis (pavyzdžiui, anglys arba suodžiai), grafitas ir deimantai. Jau daugiau kaip 30 metų mokslininkai sėkmingai sintetina naujas alotropines anglies atmainas, o garsiausiai nuskambėję pavyzdžiai – nanovamzdeliai, grafenas ir fulerenai, darantys nemažą įtaką tiek mokslinei, tiek technologinei pažangai. Tobulėjant medžiagų sintetinimo metodams, mokslininkai ima nagrinėti vis sudėtingesnes alotropines anglies atmainas. Kartais netgi ima atrodyti, jog mokslas įžengia į alotropinių anglies atmainų erą.
Naujajame straipsnyje tyrėjai aiškina, kaip išgauti naują alotropinę anglies atmainą kiekvieną deimanto anglies atomą pakeičiant anglies atomų tetraedru (ketursieniu). Mokslininkus paskatino analogiški tyrimai, kurių metu kiekvienas metano anglies atomas buvo sėkmingai pakeistas anglies atomų tetraedru.
„Mūsų tyrimas atskleidžia naują galimą alotropinę anglies atmainą, pasižyminčia neįtikėtinomis savybėmis, – pasakoja Gangas Su (Gang Su). – Nors T–anglies ryšio kampai skiriasi nuo grafito ir deimanto, visgi ši struktūra yra ganėtinai stabili ir pasižymi ta pačia deimantui būdinga simetrija, todėl suteikia naudingos informacijos apie ryšius anglyje“.
Kiekvieną T–anglies elementarųjį narvelį sudaro du keturių anglies atomų tetraedrai. Kaip parodė mokslininkų skaičiavimai, ši anglies forma išlieka termodinamiškai stabili esant aplinkos slėgiui, be to, ji yra puslaidininkis. T–anglis yra maždaug trečdaliu minkštesnė už kiečiausia gamtoje aptinkama medžiaga tituluojamą deimantą. Naujosios alotropinės anglies atmainos tankis yra žymiai mažesnis už deimanto, todėl ji yra „puri“.
Mokslininkai taip pat nustatė, jog T–anglis pasižymi ganėtinai dideliais tarpatominiais atstumais, nebūdingais kitoms anglies formoms, todėl tikėtina, kad naujoji medžiaga būtų potencialiai naudinga kaip vandenilio saugykla. Be to, unikalios šios anglies atmainos fizikinės savybės leidžia pagalvoti apie jos pritaikymą fotokatalizės, įgerties bei kosminės aviacijos srityse.
„Mes manome, jog realiai išgauta T–anglis būtų tokia puri, kad puikiai tiktų vandenilio, ličio arba kitų mažų energijai išgauti tinkamų molekulių laikymui, – pasakoja G. Su. – Ji galėtų būti panaudota fotokatalizei, kurios metu vandenilis būtų išgaunamas skaidant vandenį, arba įgerties medžiagų kūrimui, kurios puikiai tiktų aplinkos apsaugos tikslams. Kadangi šios medžiagos tankis yra mažas, o kietumas didelis, ji ganėtinai tinkama aerokosmonautikos bei sporto medžiagų gamybai, pavyzdžiui, teniso raketėms ar golfo lazdoms“.
Mokslininkai taip pat pažymi, jog T–anglis galėtų būti astrofizikinis objektas, mat turi savybių, kurios tiktų tarpžvaigždinių dulkių ir anglies egzoplanetų formavimuisi. „Astronomijoje mokslininkai niekaip negali išnarplioti galvosūkio, kuris vadinamas „tarpžvaigždinių dulkių anglies krize“, – prideda G. Su. – Hablo teleskopo stebėjimai atskleidė, jog kosminėse dulkėse nėra pakankamo anglies kiekio, kuris lemtų šviesos iškraipymus“.
Visai neseniai buvo išsiaiškinta, jog egzoplaneta, pavadinta WASP-12b, turi didelį anglies kiekį, todėl tai pirmoji egzoplaneta, kurioje gausu anglies. Kadangi šioje egzoplanetoje anglies sandara vis dar neaiški, T–anglis yra vienas iš galimų anglies variantų.
Tam, kad geriau išnagrinėtų naujosios anglies atmainos savybes, tyrėjai norėtų šią medžiagą susintetinti laboratorijoje, nors tai nebūtų taip paprasta. „T–anglies sintezė laboratorijoje yra nemenkas iššūkis medžiagų mokslų ir chemijos specialistams, – pažymi G. Su. – Mes siūlytume tokius metodus, kaip deimanto arba grafito detonaciją, amorfinės tetragoninės anglies kristalizaciją arba kubinio deimanto tempimą itin didele jėga“.
