Ny tredimensionell kolstruktur - diamondiyne - har framställts
Forskare vid Göteborgs universitet har för första gången lyckats framställa den tredimensionella kolstrukturen diamondiyne. Materialets porösa struktur kan öppna för nya användningsområden, bland annat inom elektronik.
Kol-allotroper har flera olika användningsområden, däribland inom elektronik och avancerad teknik. Eftersom en allotrop är en specifik strukturell form av ett grundämne, kan olika allotropiska former av samma ämne ha dramatiskt olika elektriska egenskaper, enligt en artikel i Nature.
Grafen, kolnanorör och grafit är exempel på kol-allotroper med olika elektriska egenskaper och tekniska användningsområden. Grafen har bland annat undersökts för transistorer och annan elektronik, kolnanorör används bland annat i nanoelektronik och sensorer, medan grafit används som elektrodmaterial i litiumjonbatterier.
Det gör forskningen vid Göteborgs universitet särskilt intressant. Diamondiyne är alltså en ny typ av kol-allotrop som bygger upp en tredimensionell struktur av kolatomer. Forskarna beskriver materialet som en slags porös diamant, där kolatomerna bildar tetraederformade strukturer som kopplas samman i tre dimensioner.
Materialet har tidigare bara funnits som en teoretisk modell. Nu har Karl Börjessons forskargrupp vid Göteborgs universitet lyckats framställa det i form av en tunn film.
– Det har tagit oss ohyggligt lång tid men vi lyckades till slut. Jag är mycket nöjd, säger Karl Börjesson, professor i fysikalisk kemi vid Göteborgs universitet, i ett pressmeddelande.
Porös struktur
Diamondiyne skapas genom att kolatomer binds samman med trippelbindningar. Till skillnad från vanlig diamant krävs inget högt tryck för att skapa strukturen.
När tetraedrarna kopplas samman uppstår tomrum mellan dem, vilket ger materialet dess porösa egenskaper. Forskarna har hittills lyckats identifiera upprepade mönster av diamondiyne i en volym där varje sida mäter omkring 10 nanometer.
Kristallstrukturen har bekräftats med elektronmikroskop vid Stockholms universitet. Forskarna betonar samtidigt att det fortfarande är svårt att kontrollera processen, eftersom flera faktorer kan göra att kolatomerna inte bildar den önskade strukturen.
Möjliga användningsområden är ännu klarlagda
Nästa steg blir att undersöka vilka egenskaper materialet har och vilka användningsområden det kan få. Den tredimensionella och porösa strukturen gör bland annat materialets egenskaper intressanta för framtida tekniska tillämpningar.
Forskarna ska bland annat undersöka möjligheten att skapa flera diamondiyne-strukturer som vävs in i varandras tomrum. Materialets egenskaper ska också studeras med sikte på möjliga användningsområden.
Studien är ett samarbete mellan Göteborgs universitet, Stockholms universitet och Chalmers tekniska högskola och publiceras i tidskriften Angewandte Chemie.
Forskargruppen beskriver upptäckten som den första framställda kol-allotropen som bygger upp en ordnad struktur i tre dimensioner.