(PhysOrg.com) - El carbono se presenta en muchas formas diferentes, y ahora los científicos han predicho otra forma nueva, o alótropo, de carbono. La nueva forma de carbono, que ellos llaman T-carbon, tiene propiedades físicas muy interesantes que sugieren que podría tener una amplia variedad de aplicaciones.

Los científicos, Xian-Lei Sheng, Qing-Bo Yan, Fei Ye, Qing-Rong Zheng, y Gang Su, de la Universidad de Posgrado de la Academia de Ciencias de China en Beijing, Porcelana, han publicado su estudio sobre los primeros principios de cálculo de carbono-T en una edición reciente de Cartas de revisión física .

Los alótropos se forman cuando los átomos de una sustancia que contiene solo un tipo de átomo se organizan de manera diferente. Aunque muchas sustancias tienen múltiples alótropos, el carbono tiene el mayor número de alótropos conocidos. Los tres alótropos de carbono más conocidos son el carbono amorfo (como el carbón y el hollín), grafito, y diamante. Desde la década de 1980, los científicos han estado sintetizando nuevos alótropos, incluidos los nanotubos de carbono, grafeno y fullerenos, todos los cuales han tenido un impacto científico y tecnológico significativo.

Con los avances más recientes en herramientas sintéticas, Los científicos han estado investigando una amplia variedad de alótropos de carbono nuevos, ya veces esquivos. A la luz de estas investigaciones, Sheng et al., escriben en su estudio que parece que podríamos estar entrando en la era de los alótropos de carbono.

Aquí, los científicos explicaron cómo obtener un nuevo carbono alótropo sustituyendo cada átomo de carbono en el diamante con un tetraedro de carbono (de ahí el nombre "T-carbono"). Se inspiraron en la sustitución de cada átomo de carbono del metano por un tetraedro de carbono, que forma tetrahedrano.

“[Nuestro estudio] agrega un posible nuevo alótropo de carbono con propiedades asombrosas, "Su dijo PhysOrg.com . "T-carbon tiene ángulos de enlace diferentes a los del grafito y el diamante, pero la estructura interesante sigue siendo bastante estable y tiene la misma simetría de grupo que el diamante, ampliando así la visión y el conocimiento de las personas sobre los enlaces de carbono ".

Cada celda unitaria de la estructura del T-carbono contiene dos tetraedros con ocho átomos de carbono. Como demostraron los cálculos de los científicos, El carbono T es termodinámicamente estable a presión ambiente y es un semiconductor. T-carbon es un tercio más blando que el diamante, que es el material natural más duro conocido. El nuevo alótropo de carbono también tiene una densidad mucho menor que el diamante, haciéndolo "esponjoso".

Los científicos también calcularon que el carbono T tiene grandes espacios entre los átomos en comparación con otras formas de carbono. lo que podría hacerlo potencialmente útil para el almacenamiento de hidrógeno. Además, las propiedades físicas únicas de este nuevo carbono alótropo lo convierten en un material prometedor para la fotocatálisis, adsorción, y aplicaciones aeroespaciales.

“Creemos que, si se obtiene, T-carbon es tan esponjoso que puede usarse para almacenar hidrógeno, litio, y otras moléculas pequeñas con fines energéticos, "Su dijo. “Se puede utilizar como fotocatálisis para la división del agua para generar hidrógeno, o como material de adsorción para la protección del medio ambiente. Como tiene una densidad muy baja pero un módulo y una dureza elevados, es muy adecuado para materiales aeroespaciales, materiales deportivos como una raqueta de tenis, Club de Golf, etc., y piel de crucero, y así sucesivamente ".

Los científicos también señalaron que el T-carbono podría tener implicaciones astronómicas como un componente potencial del polvo interestelar y los exoplanetas de carbono.

“Existe un enigma de larga data en astronomía conocido como la 'crisis del carbono' en el polvo interestelar, "Su dijo. “Las observaciones del telescopio Hubble revelaron que el balance de carbono en el polvo está muy en rojo, y no hay suficiente carbono en el polvo para explicar las distorsiones de la luz ".

Además, Se ha descubierto recientemente que el exoplaneta WASP-12b tiene una gran cantidad de carbono, convirtiéndolo en el primer exoplaneta rico en carbono jamás descubierto. Dado que la estructura del carbono en WASP-12b aún no está clara, T-carbon también podría ser uno de los posibles candidatos para este planeta de carbono.

Para investigar más el carbono-T, a los investigadores les gustaría sintetizar el nuevo alótropo en el laboratorio, aunque dicen que esto probablemente sería muy difícil.

“Una síntesis de carbono-T en el laboratorio representa un gran desafío para los científicos y químicos de materiales, "Su dijo. “Sugerimos las siguientes formas:utilizar la técnica de CVD en un entorno de presión negativa; detonación sobre diamante o grafito; cristalización de carbono tetragonal amorfo; o estirando un diamante cúbico con una resistencia extremadamente grande ".

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