Des chercheurs de l’Université de Bayreuth ont acquis de nouvelles connaissances dans le domaine de la chimie du carbone à haute pression :ils ont synthétisé deux nouveaux carbures – des composés de carbone et d’un autre élément chimique – dotés de structures uniques. Les résultats pourraient fournir une explication inattendue de la large diffusion des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l’univers. La recherche est publiée dans la revue Nature Communications .
Les carbures sont des composés de carbone et d'un autre élément chimique. Les carbures nouvellement synthétisés ressemblent à des composés de type organométallique et peuvent offrir de nouvelles informations sur le comportement des structures carbonées complexes sous des pressions et des températures extrêmement élevées.
L'existence ou la formation possible de tels composés dans les conditions intérieures des planètes peut avoir des implications importantes pour les géosciences et l'astrobiologie, car ils pourraient être à l'origine d'hydrocarbures et jouer un rôle dans l'origine de la vie.
Sous la direction du professeur Leonid Dubrovinsky du géoinstitut bavarois et du professeur Dr Natalia Dubrovinskaia du laboratoire de cristallographie de l'université de Bayreuth, la recherche sur les nouveaux composés carbonés révèle qu'ils possèdent des éléments structurels similaires à ceux des composés organiques complexes. molécules, mais sont déprotonées (c'est-à-dire ne contiennent pas d'hydrogène).
Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé des cellules à enclume en diamant qui ont compressé les minuscules cristaux de carbure de calcium à des pressions de l'ordre du gigapascal à trois chiffres et les ont simultanément chauffés à des températures d'environ 3 000 °C. Ces conditions correspondent à celles qui existent à une profondeur de 2 900 km à l'intérieur de la Terre. Le changement de pression et de température a amené le carbure de calcium à former deux nouveaux carbures :le polymorphe haute pression de CaC2 et Ca3 C7 .
Bien que le polymorphe à haute pression de CaC2 a la même composition chimique que le matériau de départ, il en diffère par la disposition spatiale des atomes et par ses propriétés chimiques. Le polymorphe possède des chaînes carbonées qui peuvent exister dans des conditions qui dépassent de loin celles connues pour l'existence de composés organiques conventionnels.
La formation de tels composés dans les conditions intérieures des planètes pourrait même avoir joué un rôle dans l'origine de la vie, car ils pourraient être à l'origine des hydrocarbures.
Le composé de formule chimique Ca3 C7 n'a jamais été observé auparavant, de sorte que sa synthèse et l'élucidation de sa structure représentent une avancée significative dans la compréhension du comportement des matériaux à base de carbone dans des conditions extrêmes.
Le professeur Leonid Dubrovinsky, chercheur principal de l'étude, a expliqué :« Nos découvertes repoussent non seulement les limites de la chimie connue du carbone, mais offrent également une nouvelle perspective sur la façon dont des structures complexes de carbone pourraient exister dans les profondeurs de la Terre et potentiellement dans d'autres planètes. corps."
"Les similitudes entre ces carbures à haute pression et les composés organométalliques déprotonés ouvrent des possibilités passionnantes pour la conception de nouveaux matériaux dotés de propriétés électroniques, magnétiques et optiques uniques", a ajouté le professeur Natalia Dubrovinskaia.
Plus d'informations : Saiana Khandarkhaeva et al, Extension de la chimie du carbone à haute pression par synthèse de CaC2 et Ca3 C7 avec des nanorubans déprotonés de type polyacène et para-poly(indénoindène), Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-024-47138-2
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université de Bayreuth
