據美國物理學家(jiā)組織網11月9日(北京時間)報道(dào),2003年,科學家曾在實驗(yàn)中構建了一種新型的碳結(jié)構,但此項發現一直備(bèi)受爭議(yì);最近,兩組不同的研究團隊利用不同方法確認了一種被稱(chēng)為體心四方碳的三維網絡結(jié)構,認為這種結構與2003年所發現的並無二致。
純碳(tàn)以各(gè)種不同的結構形式存在,如石墨和金剛石。這種(zhǒng)新型體(tǐ)心四方碳的結(jié)構出乎意料的簡單,介乎金(jīn)剛石的碳原(yuán)子(zǐ)立方體和石墨的六方晶格(gé)碳原子薄片之間,為包含4個碳原子的方片,由垂直於方片的短鍵相連。這種形式的(de)碳是石墨在常溫下經高壓形成的。
眾所周知,石墨在冷壓環境下(在室溫下施以高壓),其轉(zhuǎn)變是可逆的。2003年(nián),美國斯坦福大學研究人員(yuán)在一個金剛石壓砧中對石墨進行壓縮(suō),同時獲取X射線衍(yǎn)射圖樣以幫助確定結構(gòu)內的鍵(jiàn)合。他們發現,當壓力超過17吉帕(17萬大氣壓)時,通常情況(kuàng)下為柔軟狀態的石墨中的碳(tàn)原子形成了一種硬度足以粉碎(suì)金剛石的材料(liào),但其結構尚不(bú)清楚。
在最新一期(qī)《物理評論(lùn)B》上,由中國南開(kāi)大學王慧田(tián)(音譯)領導的科學家小組通(tōng)過(guò)計算機模擬表(biǎo)明,這(zhè)種超硬碳至少(shǎo)部分是(shì)由(yóu)體心四方碳組成的。研究小組對15種可能結構進行研究(jiū)後發現,透明的體心四(sì)方碳不僅(jǐn)隻需很少的能量就能(néng)形成,其剪切強度甚至(zhì)比金剛石還高出17%。如(rú)果這一結論能得以證實,也(yě)就意味著能在常溫下製造出比金剛石更強的材料(liào)。
而在今年3月的《物理評論快報》上,由美國明尼蘇達大學的雷納特?溫茨克維(wéi)奇(qí)和日本產業技(jì)術綜合研究所的三宅隆等組成的另(lìng)一組科學研究團隊(duì)用不同方法得出了(le)類似的結(jié)論。利用量(liàng)子力學模擬對體心四方碳結構進行(háng)分析後,研究小組發現體心四方碳在18.6吉帕(pà)下比石墨更穩定,和M碳(一種包含有5個和(hé)7個碳原子環層的結(jié)構(gòu))混(hún)合後,其產生的X射線衍射圖與2003年發現的碳結構匹配度甚高。
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更(gèng)多>2018-10-12