Ученые обнаружили новый структурный вариант углерода под названием "пента-графен" - очень тонкий лист из чистого углерода, имеющий уникальную структуру из пятиугольников.
Исследователи Университета Содружества Виргинии (VCU) и университетов в Китае и Японии теоретически предсказали существование материала, называемого пента-графен (penta-graphene), который представляет собой один слой атомов углерода, расположенных в виде пятиугольников. Материал должен быть динамически, термически и механически стабильным.
"Последние три важные формы углерода, которые были обнаружены - это фуллерены, нанотрубки и графен. Каждая из них имеет уникальную структуру. Пента-графен будет принадлежать к этой же категории," - сказал ведущий автор статьи, Пуру Джена, кандидат технических наук.
Статья исследователей, «Пента-Графен: новая аллотропная модификация углерода", появится в журнале Труды Национальной академии наук, и будет посвящена результатам исследований в Пекинском университете и VCU.
Большинство форм углерода представляют собой совокупность из шестиугольных блоков, иногда с вкраплениями пятиугольников. Пента-графен будет единственной двумерной формой углерода, состоящей исключительно из пятиугольников.
Исследователи с помощью компьютера смоделировали синтез пента-графена. Полученные результаты свидетельствуют о том, что материал может превзойти графен в некоторых приложениях, поскольку будет механически стабильным, обладать очень высокой прочностью и сможет выдерживать температуры до 1000 К.
Пента-графен является полупроводником, в то время как графен является проводником электричества.
Поведение нового материала при растяжении является также весьма необычным. При растяжении графена он расширяется в том же направлении. А пента-графен будет расширяться в обоих направлениях.
Механическая прочность материала происходит от редкого свойства известного как «отрицательный коэффициент Пуассона» и может привести к очень интересным практическим приложениям.
Свойства пента-графена предполагают, что он может найти применение в электронике, биомедицине, нанотехнологии и многом другом.
Пока этот проект является теоретическим, он основан на компьютерном моделировании. Следующим шагом для ученых будет синтез пента-графена.
Источник: Shunhong Zhang, Jian Zhou, Qian Wang, Xiaoshuang Chen, Yoshiyuki Kawazoe, Puru Jena. Penta-graphene: A new carbon allotrope. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015; 201416591 DOI: 10.1073/pnas.1416591112