Investigadores de la Universidad de Bayreuth han adquirido nuevos conocimientos en el campo de la química del carbono a alta presión:sintetizaron dos nuevos carburos (compuestos de carbono y otro elemento químico) con estructuras únicas. Los resultados pueden proporcionar una explicación inesperada de la amplia distribución de los hidrocarburos aromáticos policíclicos en el universo. La investigación se publica en la revista Nature Communications. .
Los carburos son compuestos de carbono y otro elemento químico. Los carburos recién sintetizados se asemejan a compuestos organometálicos y pueden ofrecer nuevos conocimientos sobre el comportamiento de estructuras complejas de carbono bajo presiones y temperaturas extremadamente altas.
La posible existencia o formación de tales compuestos en las condiciones del interior de los planetas puede tener implicaciones importantes para las geociencias y la astrobiología, ya que podrían ser el origen de los hidrocarburos y desempeñar un papel en el origen de la vida.
Bajo la dirección del Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky del Geoinstituto de Baviera y la Prof. Dra. Natalia Dubrovinskaia del Laboratorio de Cristalografía de la Universidad de Bayreuth, la investigación sobre los nuevos compuestos de carbono revela que tienen elementos estructurales similares a los de compuestos orgánicos complejos. moléculas, pero están desprotonadas (es decir, no contienen hidrógeno).
Para lograr esto, los investigadores utilizaron células de yunque de diamante que comprimieron los diminutos cristales de carburo de calcio a presiones en el rango de gigapascales de tres dígitos y simultáneamente los calentaron a temperaturas de aproximadamente 3000°C. Estas condiciones corresponden a las que se dan a una profundidad de 2.900 km en el interior de la Tierra. El cambio de presión y temperatura provocó que el carburo de calcio formara dos nuevos carburos:polimorfo de alta presión de CaC2 y Ca3 C7 .
Aunque el polimorfo de alta presión de CaC2 tiene la misma composición química que el material de partida, se diferencia de él en la disposición espacial de los átomos y en sus propiedades químicas. El polimorfo posee cadenas de carbono que pueden existir en condiciones que superan con creces las conocidas para la existencia de compuestos orgánicos convencionales.
La formación de tales compuestos en las condiciones del interior de los planetas podría incluso haber desempeñado un papel en el origen de la vida, ya que podrían ser el origen de los hidrocarburos.
El compuesto con la fórmula química Ca3 C7 nunca se ha observado antes, por lo que su síntesis y elucidación de su estructura representan un importante paso adelante en la comprensión del comportamiento de los materiales a base de carbono en condiciones extremas.
El Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky, investigador principal del estudio, explicó:"Nuestros hallazgos no sólo amplían los límites de la química del carbono conocida, sino que también proporcionan una nueva perspectiva sobre cómo podrían existir estructuras complejas de carbono en las profundidades de la Tierra y potencialmente en otros planetas". cuerpos."
"Las similitudes entre estos carburos de alta presión y los compuestos organometálicos desprotonados abren posibilidades interesantes para diseñar nuevos materiales con propiedades electrónicas, magnéticas y ópticas únicas", añadió la Prof. Dra. Natalia Dubrovinskaia.
Más información: Saiana Khandarkhaeva et al, Ampliación de la química del carbono a alta presión mediante síntesis de CaC2 y Ca3 C7 con nanocintas desprotonadas similares a poliaceno y para-poli(indenoindeno), Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47138-2
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Bayreuth
