Для того чтобы понять уникальность шварцита, начать придется с кристаллов углерода. Трехмерная решетка углерода проявлена в алмазах и графите. В двухмерной форме это графен — самый прочный материал на Земле, к тому же обладающий высокой электрической проводимостью. Из листов графена можно складывать полые сферы фуллерена, внутри которых помещаются лекарственные молекулы, или нанотрубки для электроники будущего. Однако до сих пор ученые смогли синтезировать лишь положительно изогнутые фуллерены и графен с нулевой кривизной.
Тем не менее, теоретически отрицательно изогнутые листы углерода могут существовать. Это доказал еще в 1880-х немецкий физик Герман Шварц, в честь которого эти структуры и были названы.
Новые структуры созданы внутри пор цеолитов — кристаллических форм двуокиси кремния, которые обычно применяют в стиральных порошках для смягчения воды. Цеолитовые углероды обладают многими интересными свойствами, но ученые не относили их к шварцитам, несмотря на то, что работали с ними на протяжении нескольких десятков лет, пишет Phys.org.
Синтезировать углерод с отрицательной кривизной крайне сложно, но оказалось, что его можно вырастить внутри пор цеолита. Химик Ефрем Браун и его коллеги обратили внимание на отрицательную кривизну этих цеолитов и разработали методику, чтобы определить, какие из цеолитов можно использовать для создания шварцитов, а какие — нет.
Американские химики разработали простую инструкцию по созданию шварцитов и показали, что, выбрав правильный цеолит, можно оптимизировать желаемые свойства этого уникального материала.
«Теперь у нас есть рецепт создания этих структур. Это важно, потому что если мы сможем их производить, мы сможем изучать их поведение, а пока это сопряжено с трудностями, — говорит Беренд Смит, эксперт по пористым материалам.
Ученые надеются использовать шварциты для создания улучшенных конденсаторов, а также в медицинских целях. Кроме того, их большая поверхность позволит усовершенствовать ряд химических реакций в нефтегазовой промышленности.
Недавно химики того же университета обнаружили новые свойства узких лент графена — еще более удивительные, чем у самого материала. В частности, их можно использовать как квантовые магниты — идеальную основу для создания квантовых компьютеров.
