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“千面之碳”又有新面目了:全新碳形态汞黝矿结构制造成功
2018月08月17日 发布 分类:技术前沿 点击量:647
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无论是珍贵的钻石,随处可见的石墨,还是最火热的新材料石墨烯,碳一直以多种面目不断给我们惊喜。最近,它的大家族又多了一个成员——根据英国《独立报》网站14日报道,经过科学家数十年的努力,碳的新形态“汞黝矿结构(Schwarzite)”问世了。

 

这是在沸石细孔内形成的schwarzite的三维笼状结构(来源:英国《独立报》)

 

一种新形式的碳的出现,就等于为全世界打开一扇具有全新潜力的技术窗口。很多年前,其实就有科学家推测存在一种新形式的碳——汞黝矿结构,其独特的电学、磁学和光学性质将能使它们在电子和化石燃料等工业领域大展拳脚。

 

创造过程

令人惊讶的的是,汞黝矿结构碳最初其实是在韩国和日本的研究人员研究沸石模板碳(ZTCs)时偶然创造的。但在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。

 

由于碳可排列成二维“晶体”,包括石墨烯片和足球形状的富勒烯片,具体什么形状则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的。

 

最新研究负责人、分子工程师贝伦德·斯密特教授解释称,将汞黝矿结构从理论带入现实的关键要素是沸石,通过向沸石中注入含碳蒸汽,就可以创造出这一结构。

 

含碳蒸汽进入沸石内部后,碳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。接着溶解沸石,就能制造出纯净的汞黝矿结构。而且通过选择合适的沸石,还能对汞黝矿结构进行调整以获得想要的属性。

 

在过去,每次发现碳的新形态时,总会引发一轮令人振奋的工业革命,其中甚至包括了两项诺贝尔奖。关于汞黝矿结构碳的应用,斯密特在美国《国家科学院学报》上刊文指出:“我们已经有如何制作这些结构的方法,接下来就可以探索它的应用,我们正在努力地做到这一点。”

 

来源:科技日报

独立报

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