211service.com
Computersimulatie voorspelt nieuwe allotroop van koolstof
De verschillende vormen van koolstof omvatten diamant, grafiet, grafeen (een enkele laag grafiet) en de fullerenen, die worden gevormd wanneer koolstofatomen zich aan elkaar binden tot buis- en bolachtige structuren.
Maar de afgelopen jaren hebben materiaalwetenschappers aanwijzingen verzameld die wijzen op een ander type koolstof, dat ontstaat wanneer grafiet bij kamertemperatuur wordt samengeperst tot een druk van meer dan 10 gigaPascal.
De aanwijzingen nemen de vorm aan van veranderingen in verschillende bulkeigenschappen van koolstof onder deze omstandigheden, zaken als de soortelijke weerstand, optische transmissie en reflectie, enzovoort. Dit alles wijst op het bestaan van een soort faseverandering waarin een nieuwe vorm van koolstof verschijnt.
Dus de race is begonnen om deze nieuwe allotroop te identificeren, en aangezien koolstofatomen op een oneindig aantal manieren met elkaar kunnen verbinden, is er geen tekort aan kandidaten.
Vandaag hebben Maximilian Amsler van de Universiteit van Basel in Zwitserland en een aantal vrienden een nieuwe structuur voorgesteld, die ze M10-carbon noemen. Deze jongens hebben verschillende computersimulatietechnieken gebruikt om te modelleren hoe koolstofatomen zich onder deze omstandigheden kunnen binden.
Het resultaat, zeggen ze, is een structuur die stabieler is dan grafiet bij drukken boven 14 GPa en, net als diamant, volledig bestaat uit atomen die aan elkaar zijn verbonden door sp3-bindingen. Het materiaal is ook bijna net zo hard diamant.
Bovendien hebben Amsler en co het röntgendiffractiepatroon gesimuleerd dat dit materiaal zou moeten produceren en zeggen dat het overeenkomt met het patroon dat in experimenten werd gevonden.
Het probleem is echter dat dit slechts een van de weinige voorgestelde structuren is die allemaal proberen het experimentele bewijs te verklaren. Deze produceren ook röntgendiffractiepatronen die overeenkomen met experimenten en ten minste één, een allotroop bekend als z-koolstof, is thermodynamisch gunstiger dan M10-koolstof.
Op dit moment is de jury er duidelijk uit welke van deze theoretische structuren zich daadwerkelijk in de echte wereld vormen.
Dus wat te doen? Het is duidelijk dat er talloze potentiële kandidaten zijn en de enige manier om ze van elkaar te onderscheiden is door gedetailleerde en zorgvuldige metingen.
De bal ligt dus stevig terug aan de kant van de experimentator. Deze experimenten zijn niet eenvoudig. het kan echter enige tijd duren voordat de kroon voor het ontdekken van een nieuwe allotroop van koolstof overtuigend kan worden geclaimd.
Referentie: http:// arxiv.org/abs/1202.6030 : Voorspelling van een nieuwe monokliene koolstofallotroop