Научниците открија нова форма на јаглерод, досега позната само во теоријата

По повеќе од три децении теоретски истражувања, научниците успеаја да создадат структура на јаглерод која досега постоеше само во научните модели.

Истражувачкиот тим од Универзитетот во Гетеборг го синтетизирал материјалот во тенок слој формиран на границата меѓу две течности, користејќи релативно евтина лабораториска опрема.

Дијамандиинот припаѓа на групата јаглеродни алотропи, односно различни структурни форми на истиот хемиски елемент. Меѓу најпознатите алотропи на јаглеродот се дијамантот и графитот, кои имаат различни физички својства поради начинот на кој се поврзани нивните атоми.

За создавање на новиот материјал, научниците поврзале јаглеродни атоми со тројни хемиски врски, формирајќи тридимензионална кристална мрежа составена од меѓусебно поврзани тетраедри – геометриски тела со четири триаголни страни.

Професорот по физичка хемија Карл Берјесон, кој го предводел истражувањето, објаснува дека специфичниот распоред на атомите создава празни простори во внатрешноста на материјалот.

„Овој јаглероден алотроп може да се спореди со порозен дијамант. Но, за разлика од дијамантот, за поврзување на јаглеродните атоми во дијамандиинот не е потребен висок притисок“, истакна Берјесон.

Оваа карактеристика е особено значајна бидејќи овозможува создавање нови јаглеродни структури без потреба од екстремни услови.

Кристалната структура на новиот материјал била испитана со електронски микроскоп на Универзитетот во Стокхолм.

Анализите го потврдиле постоењето на дијамандиинот, иако засега правилната кристална структура е забележана само во мали делови од површината на создадениот слој.

Според истражувачите, процесот на синтеза е исклучително чувствителен, бидејќи повеќе фактори можат да го нарушат правилното поврзување на јаглеродните атоми.

Берјесон објасни дека тимот успеал да добие повторливи кристални структури во простор со димензии од најмалку 10 нанометри по секоја страна.

Снимките добиени со електронскиот микроскоп покажале добро совпаѓање со претходно развиените теоретски модели.

Создавањето на дијамандиинот е резултат на долгогодишните напори на научниците да развијат порозни материјали во кои молекулите базирани на јаглерод се поврзуваат без употреба на метални јони.

Овие материјали се познати како ковалентни органски рамки и се разликуваат од метал-органските рамки, чиј развој беше награден со Нобеловата награда за хемија во 2025 година.

Идејата за создавање на дијамандиин произлегла од теоретски истражувања во кои научниците предвиделе голем број можни структури на јаглеродот.

Берјесон откри дека негов колега му посочил интернет-страница со обемна листа на теоретски можни јаглеродни алотропи, меѓу кои бил и дијамандиинот.

„Беше потребно неверојатно многу време за да го постигнеме ова, но многу сме задоволни што конечно успеавме“, изјави научникот.

Со децении, најпознати форми на јаглеродот беа дијамантот, графитот, фулерените, јаглеродните наноцевки и графенот.

Развојот на новите јаглеродни материјали донесе значајни научни достигнувања, а откривањето на фулерените и истражувањата на графенот беа наградени и со Нобелови награди.

Во последните години научниците успеаја да создадат и други јаглеродни алотропи, но дијамандиинот се издвојува како прва тридимензионална структура во оваа нова група материјали.

Следниот чекор на истражувачкиот тим ќе биде детално испитување на физичките и хемиските својства на дијамандиинот, како и утврдување на неговата потенцијална практична примена.

Една од најинтересните карактеристики на материјалот е неговата порозна структура, која теоретски би можела да овозможи повеќе вакви кристални мрежи меѓусебно да се испреплетуваат, навлегувајќи една во празнините на друга.

Научниците очекуваат понатамошните истражувања да покажат дали оваа необична структура може да се искористи за развој на нови материјали и напредни технологии.