p (Phys.org) - Uma equipe de cientistas liderada por Lin Wang da Carnegie observou uma nova forma de aglomerados de carbono muito duro, que são incomuns em sua mistura de estrutura cristalina e desordenada. O material é capaz de recortar diamante. Esta descoberta tem aplicações potenciais para uma variedade de aplicações mecânicas, eletrônico, e usos eletroquímicos. O trabalho é publicado em Ciência em 17 de agosto. p O carbono é o quarto elemento mais abundante no universo e assume uma ampla variedade de formas - o grafeno semelhante a um favo de mel, a grafite "grafite" do lápis, diamante, nanotubos de estrutura cilíndrica, e esferas ocas chamadas de fulerenos.

p Algumas formas de carbono são cristalinas, o que significa que a estrutura é organizada em unidades atômicas repetidas. Outras formas são amorfas, o que significa que a estrutura não tem a ordem de longo alcance dos cristais. Produtos híbridos que combinam elementos cristalinos e amorfos não haviam sido observados anteriormente, embora os cientistas acreditassem que eles poderiam ser criados.

p A equipe de Wang, incluindo Wenge Yang da Carnegie, Zhenxian Liu, Stanislav Sinogeikin, e Yue Meng - começou com uma substância chamada gaiolas de carbono-60, feito de bolas de carbono altamente organizadas construídas de anéis de pentágono e hexágono unidos para formar um círculo, forma oca. Um solvente de xileno orgânico foi colocado nos espaços entre as bolas e formou uma nova estrutura. Eles então aplicaram pressão a esta combinação de gaiolas de carbono e solvente, para ver como ele mudou sob diferentes estresses.

p A uma pressão relativamente baixa, a estrutura da gaiola do carbono-60 permaneceu. Mas com o aumento da pressão, as estruturas da gaiola começaram a desmoronar em aglomerados de carbono mais amorfos. Contudo, os aglomerados amorfos ainda ocupam seus locais originais, formando uma estrutura de rede.

p A equipe descobriu que há uma janela estreita de pressão, cerca de 320, 000 vezes a atmosfera normal, sob a qual este novo carbono estruturado é criado e não retorna para a estrutura da gaiola quando a pressão é removida. Isso é crucial para encontrar aplicações práticas para o novo material no futuro.

p Este material foi capaz de recortar a bigorna de diamante usada na criação das condições de alta pressão. Isso significa que o material é superduro.

p Se o solvente usado para preparar a nova forma de carbono for removido por tratamento térmico, o material perde sua periodicidade de rede, indicando que o solvente é crucial para manter a transição química que está por trás da nova estrutura. Porque existem muitos solventes semelhantes, é teoricamente possível que uma matriz de semelhantes, mas ligeiramente diferente, redes de carbono podem ser criadas usando este método de pressão.

p “Criamos um novo tipo de material de carbono, um que é comparável ao diamante em sua incapacidade de ser comprimido, "Disse Wang." Uma vez criado sob pressões extremas, este material pode existir em condições normais, o que significa que pode ser usado para uma ampla gama de aplicações práticas. "