Так называемый «шварцит«, или sp2-гибридный углерод с отрицательной кривизной был предсказан теоретически еще в XIX веке, но с его получением возникли проблемы. Несмотря на то, что это вид углерода можно синтезировать в порах цеолитов, кристаллических форм двуокиси кремния, этот метод не идеален, так как некоторые поры попросту оказываются слишком маленькими. Новый тип углерода похож на шварцит, но другой, сообщает Science Daily.
В основе нового материала лежит фуллереновый порошок С60, смешанный с нитридом лития α-Li3N, а затем нагретый до умеренных температур под давлением в одну атмосферу. Нитрид лития катализирует разрыв одной из углеродных связей в С60, а новые связи образуются уже с соседними молекулами С60. Процесс передачи электронов запускает формирование нового типа углерода, который ученые назвали «дальним упорядоченным пористым углеродом» (LOPC).
LOPC состоит из сломанных клеток С60, соединенных с дальней периодичностью. Ситуация необычная, поскольку при сохранении некоего периодического порядка не каждая из сломанных клеток идентична соседней.
Анализ полученной структуры показал более высокую степень делокализации электронов в LOPC по сравнению с С60. Удельная электропроводность при комнатной температуре равна 1,17×10-2 См см-1, а проводимость при температуре менее 30 К выглядит как сочетание металлического переноса на короткие расстояния, перемежающиеся прыжками носителей заряда. Знание этих свойств поможет установить будущую область применения этого материала.
«Несмотря на то, что этот чудесный новый тип углерода обладает множеством поразительных свойств, это не шварцит, так что его появление еще впереди! — заявил Родни Руофф, руководитель научной группы. — Действительно, этот углерод другой, уникальный — он открывает совершенно новые возможности для новых направлений развития углеродных материалов».
В 2019 году ученые впервые получили в лаборатории молекулы циклокарбонов из 18 атомов углерода в твердом состоянии. Из них можно создавать электронику, имитирующую работу нейронов человеческого мозга.
