(PhysOrg.com) -- Le carbone se présente sous de nombreuses formes différentes, et maintenant les scientifiques ont prédit une autre nouvelle forme, ou allotrope, de carbone. La nouvelle forme de carbone, qu'ils appellent T-carbone, possède des propriétés physiques très intéressantes qui suggèrent qu'il pourrait avoir une grande variété d'applications.

Les scientifiques, Xian-Lei Sheng, Qing-Bo Yan, Fei Ye, Qing-Rong Zheng, et Gang Su, de la Graduate University of Chinese Academy of Sciences à Pékin, Chine, ont publié leur étude sur les calculs des premiers principes du T-carbone dans un récent numéro de Lettres d'examen physique .

Les allotropes se forment lorsque les atomes d'une substance qui ne contient qu'un seul type d'atome sont disposés différemment. Bien que de nombreuses substances aient plusieurs allotropes, le carbone a le plus grand nombre d'allotropes connus. Les trois allotropes de carbone les plus connus sont le carbone amorphe (comme le charbon et la suie), graphite, et diamant. Depuis les années 1980, les scientifiques ont synthétisé de nouveaux allotropes, dont les nanotubes de carbone, graphène, et des fullerènes, qui ont toutes eu un impact scientifique et technologique important.

Avec les avancées plus récentes des outils de synthèse, les scientifiques ont étudié une grande variété de nouveaux allotropes du carbone – et parfois insaisissables. À la lumière de ces enquêtes, Sheng, et al., écrivent dans leur étude qu'il semble que nous pourrions entrer dans l'ère des allotropes du carbone.

Ici, les scientifiques ont expliqué comment obtenir un nouvel allotrope de carbone en remplaçant chaque atome de carbone du diamant par un tétraèdre de carbone (d'où le nom « T-carbon »). Ils se sont inspirés de la substitution de chaque atome de carbone du méthane par un tétraèdre de carbone, qui forme le tétraèdre.

« [Notre étude] ajoute un possible nouvel allotrope de carbone aux propriétés étonnantes, " Su a dit PhysOrg.com . « Le carbone T a des angles de liaison différents du graphite et du diamant, mais la structure intéressante est encore assez stable et a la même symétrie de groupe que le diamant, élargissant ainsi la vision et les connaissances des gens sur la liaison carbone.

Chaque maille élémentaire de la structure T-carbone contient deux tétraèdres avec huit atomes de carbone. Comme l'ont montré les calculs des scientifiques, Le carbone T est thermodynamiquement stable à pression ambiante et est un semi-conducteur. Le carbone T est un tiers plus doux que le diamant, qui est le matériau naturel le plus dur connu. Le nouvel allotrope de carbone a également une densité beaucoup plus faible que le diamant, le rendant "moelleux".

Les scientifiques ont également calculé que le carbone T a de grands espaces entre les atomes par rapport à d'autres formes de carbone, ce qui pourrait le rendre potentiellement utile pour le stockage de l'hydrogène. En outre, les propriétés physiques uniques de ce nouvel allotrope carboné en font un matériau prometteur pour la photocatalyse, adsorption, et les applications aérospatiales.

« Nous croyons que, si obtenu, Le carbone-T est si pelucheux qu'il peut être utilisé pour stocker de l'hydrogène, lithium, et d'autres petites molécules à des fins énergétiques, », a déclaré Su. "Il peut être utilisé comme photocatalyse pour la séparation de l'eau afin de générer de l'hydrogène, ou comme matériau d'adsorption pour la protection de l'environnement. Comme il a une très faible densité mais un module et une dureté élevés, il est tout à fait approprié pour les matériaux aérospatiaux, matériel de sport comme une raquette de tennis, club de golf, etc., et peau de croiseur, et ainsi de suite.

Les scientifiques ont également noté que le carbone-T pourrait avoir des implications astronomiques en tant que composant potentiel de la poussière interstellaire et des exoplanètes de carbone.

« Il existe une énigme de longue date en astronomie connue sous le nom de ‘crise du carbone’ dans la poussière interstellaire, », a déclaré Su. « Les observations du télescope Hubble ont révélé que le bilan du carbone dans la poussière est profondément dans le rouge, et il n'y a pas suffisamment de carbone dans la poussière pour expliquer les distorsions lumineuses.

En outre, l'exoplanète WASP-12b s'est récemment avérée avoir une grande quantité de carbone, ce qui en fait la première exoplanète riche en carbone jamais découverte. Étant donné que la structure du carbone dans WASP-12b n'est toujours pas claire, Le carbone-T pourrait également être l'un des candidats possibles pour cette planète carbonée.

Pour étudier plus avant le carbone-T, les chercheurs souhaitent synthétiser le nouvel allotrope en laboratoire, bien qu'ils disent que ce serait probablement très difficile.

« Une synthèse de carbone-T en laboratoire représente un grand défi pour les scientifiques des matériaux et les chimistes, », a déclaré Su. « Nous suggérons les moyens suivants :utiliser la technique CVD dans un environnement de pression négative; détonation sur diamant ou graphite; cristallisation du carbone tétragonal amorphe; ou étirer le diamant cubique sous une force extrêmement grande.

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