Muchas sustancias con diferentes propiedades químicas y físicas, desde diamantes hasta grafito, están formados por átomos de carbono. Las formas amorfas de carbono sólido no tienen una estructura cristalina fija y constan de unidades estructurales:partículas de grafeno de tamaño nanométrico. Un equipo de físicos de la Universidad RUDN estudió la estructura del carbono amorfo y sugirió clasificarlo como un tipo separado de cuerpos sólidos amorfos:un amorfo molecular con fragmentación forzada. Los resultados del estudio se publicaron en el Fullerenos, Nanotubos y nanoestructuras de carbono diario.

El carbono sólido tiene muchas modificaciones alotrópicas. Significa que se pueden construir sustancias con diferentes propiedades químicas y físicas a partir de los mismos átomos dispuestos en diferentes estructuras. La variedad de alótropos de carbono se debe a las propiedades especiales de sus átomos, es decir, su capacidad única para formar un solo, doble, y enlaces de triple valencia. Si, debido a ciertas condiciones de reacción, solo se forman enlaces simples (es decir, los llamados sp ³ -se lleva a cabo la hibridación), El carbono sólido tiene la forma de una cuadrícula tridimensional de tetraedros, es decir, un diamante. Si las condiciones son favorables para la formación de dobles enlaces (sp ² -hibridación), El carbono sólido tiene la forma de grafito, una estructura de capas planas hechas de celdas hexagonales en forma de peine. Las capas individuales de este cuerpo sólido se llaman grafeno. Estos dos tipos de estructuras sólidas de carbono se observan tanto en cristales ordenados como en cuerpos amorfos no ordenados. El carbono sólido se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza tanto como depósitos de roca cristalina (grafito o diamante) como en forma amorfa (carbón marrón y negro, Shungit antraxolita, y otros minerales).

A diferencia de su forma cristalina, el carbono amorfo natural pertenece a la sp ² escribe. Un importante estudio de la estructura y composición elemental de sp ² El carbono amorfo se realizó por iniciativa y con la participación de un equipo de físicos de la Universidad RUDN. En el curso del estudio, el equipo también tomó medidas espectrales utilizando espectroscopía fotoelectrónica, dispersión inelástica de neutrones, absorción de infrarrojos, y dispersión Raman. Según los resultados del estudio, el equipo concluyó que sp ² El carbono amorfo es una estructura fractal basada en dominios de grafeno de tamaño nanométrico que están rodeados por átomos de otros elementos (hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, etcétera). Con esta hipótesis, El equipo reescribió virtualmente la historia del carbono amorfo que ha sido conocida por la humanidad desde el primer incendio provocado por el hombre.

"El descubrimiento y la confirmación experimental de la naturaleza del grafeno del 'oro negro' cambiará por completo la teoría, modelado, e interpretación de experimentos con esta clase de sustancias. Sin embargo, algunas preguntas quedan sin respuesta. ¿Qué hace la física del estado sólido con este estado amorfo del carbono sólido? ¿Qué papel juega el carbono amorfo con sp ² -¿Juego de hibridación en el panorama general? Intentamos encontrar nuestras propias respuestas "dijo Elena Sheka, un doctorado en Física y Matemáticas, y Profesor Consultor de la Facultad de Física y Matemáticas y Ciencias Naturales, Universidad RUDN.

El equipo pasó dos años estudiando a fondo la naturaleza del carbono amorfo. Otros resultados de este ambicioso proyecto se publicaron en Fullerenos, Nanotubos y nanoestructuras de carbono , Revista de química física C , y Diario de sólidos no cristalinos, Nanomateriales . Juntos, estos trabajos confirman un gran avance logrado por los físicos de la Universidad RUDN en este complejo campo de la física.

"Hemos analizado muchos estudios sobre sp amorfas ² carbono desde el punto de vista de nuestra comprensión general de los cuerpos sólidos amorfos. Basado en nuestra investigación, podemos confirmar que pertenece a un nuevo tipo de sustancias amorfas, "agregó Elena Sheka de la Universidad RUDN.