Investigadores de la Virginia Commonwealth University y universidades de China y Japón han descubierto una nueva variante estructural de carbono llamada "pentagrafeno", una lámina muy delgada de carbono puro que tiene una estructura única inspirada en un patrón pentagonal de baldosas encontradas pavimentando las calles de El Cairo.

El material recién descubierto, llamado pentagrafeno, es una sola capa de pentágonos de carbono que se asemeja al mosaico de El Cairo, y eso parece ser dinámicamente, térmica y mecánicamente estable.

"Las tres últimas formas importantes de carbono que se han descubierto fueron el fullereno, el nanotubo y el grafeno. Cada uno de ellos tiene una estructura única. El pentagrafeno pertenecerá a esa categoría, "dijo el autor principal del artículo, Puru Jena, Doctor., profesor distinguido en el Departamento de Física de la Facultad de Humanidades y Ciencias de la VCU.

El artículo de los investigadores, "Penta-grafeno:un nuevo carbono alótropo, "aparecerá en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , y se basa en una investigación que se inició en la Universidad de Pekín y VCU.

Qian Wang, Doctor., profesor en la Universidad de Pekín y profesor adjunto en VCU, estaba cenando en un restaurante en Beijing con su esposo cuando notó obras de arte en la pared que mostraban mosaicos del Pentágono de las calles de El Cairo.

"Le dije a mi esposo, "Venir, ¡ver! Este es un patrón compuesto solo por pentágonos, '", dijo." Tomé una foto y se la envié a uno de mis estudiantes, y dijo, Creo que podemos hacer esto. Podría ser estable. Pero debes comprobarlo con cuidado. Él hizo, y resultó que esta estructura es tan hermosa pero también muy simple ".

La mayoría de las formas de carbono están hechas de bloques de construcción hexagonales, a veces intercalados con pentágonos. El pentagrafeno sería un alótropo de carbono bidimensional único compuesto exclusivamente por pentágonos.

Junto con Jena y Wang, Los autores del artículo incluyen a Shunhong Zhang, Candidato a doctor, de la Universidad de Pekín; Jian Zhou, Doctor., investigador postdoctoral en VCU; Xiaoshuang Chen, Doctor., de la Academia China de Ciencias en Shanghai; y Yoshiyuki Kawazoe, Doctor., de la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón.

Los investigadores simularon la síntesis de pentagrafeno utilizando modelos informáticos. Los resultados sugieren que el material podría superar al grafeno en ciertas aplicaciones, ya que sería mecánicamente estable, poseer una resistencia muy alta, y ser capaz de soportar temperaturas de hasta 1, 000 grados Kelvin.

"Ya conoces el dicho, ¿los diamantes son para siempre? Eso es porque se necesita mucha energía para convertir el diamante nuevamente en grafito, ", Dijo Jena." Esto será similar ".

El pentagrafeno tiene varias propiedades interesantes e inusuales, Dijo Jena. Por ejemplo, el pentagrafeno es un semiconductor, mientras que el grafeno es un conductor de electricidad.

"Cuando tomas grafeno y lo enrollas, haces lo que se llama un nanotubo de carbono que puede ser metálico o semiconductor, "Jena dijo." Penta-grafeno, cuando lo enrollas, también hará un nanotubo, pero siempre es semiconductor ".

La forma en que se estira el material también es muy inusual, dijeron los investigadores.

"Si estiras el grafeno, se expandirá a lo largo de la dirección en que se estira, pero se contraen a lo largo de la dirección perpendicular ". Dijo Wang." Sin embargo, si estira pentagrafeno, se expandirá en ambas direcciones ".

La resistencia mecánica del material, derivado de una propiedad rara conocida como relación de Poisson negativo, puede contener aplicaciones especialmente interesantes para la tecnología, dijeron los investigadores.

Las propiedades del pentagrafeno sugieren que puede tener aplicaciones en electrónica, biomedicina, nanotecnología y más.

El siguiente paso, Jena dijo, es para que los científicos sinteticen pentagrafeno.

"Una vez que lo hagas, [será] muy estable. Entonces la pregunta es, ¿Cómo lo haces? En este papel, tenemos algunas ideas. Ahora, el proyecto es teórico. Se basa en modelos informáticos pero creemos firmemente en esta predicción. Y una vez que lo haces, abrirá una rama completamente nueva de la ciencia del carbono. Nunca se ha conocido el carbono bidimensional hecho completamente de pentágonos ".