Pięciokątna struktura podobna do grafenu

Naukowcy z Chin twierdzą, że możliwe jest otrzymanie dwuwymiarowej allotropowej odmiany węgla zbudowanej nie z sześciokątów, jak grafen, ale pięciokątów. Taki materiał z pewnością miałby nowe właściwości fizyczne.

Dotychczas udało się zsyntezować formę węgla składającą się z samych pięciokątów jako klatkę o 20 atomach węgla. Istnieją również odmiany w formie piłek nanowęglowych składające się z 60 atomów węgla, w których można wyróżnić jednak zarówno pięcio-, jak i sześciokąty.

Z najnowszych rozważań teoretycznych prowadzonych przez naukowców z Chin (Uniwersytety w Pekinie i Hefei), Japonii (Tohoku University) i Stanów Zjednoczonych (Virginia Commonwealth University) wynika, że pięciokątna struktura węglowa powinna być nawet bardziej stabilna od grafenu i wytrzymywać temperatury do 730 st. C. Ponadto ta struktura wskazuje na właściwości półprzewodnikowe – w odróżnieniu od grafenu, który niemodyfikowany chemicznie jest bardzo dobrym przewodnikiem. Pentagonalny węgiel mógłby posłużyć do produkcji nanorurek węglowych (CNT). Dzisiaj nanorurki otrzymuje się z grafenu, zwijając go do formy rurki, i w zależności od ułożenia sześciokątnych warstw otrzymana nanorurka ma właściwości przewodnika lub półprzewodnika. Zwykle otrzymuje się mieszaninę CNT. W przypadku pięciokątnej odmiany naukowcy przewidują jedynie odmianę półprzewodnikową.

Zespół naukowców wykonał symulacje pokazujące możliwe ułożenie atomów węgla w „pentagrafenie". Okazało się, że nowy materiał powinien zachowywać się jak auksetyk, z tym, że przy rozciąganiu w jednym kierunku zwiększałby wymiar zarówno podłużny, jak i poprzeczny. Daje to szanse na zastosowanie „pentagrafenu" w produkcji biomateriałów oraz mechanicznych nanoczujników. Naukowcy obecnie opracowują teoretyczne drogi syntezy „pentagrafenu".

(pj)