Сверхплотные аллотропы углерода
Сверхплотные аллотропы углерода представляют собой предложенные конфигурации атомов углерода , которые приводят к созданию стабильного материала с более высокой плотностью, чем у алмаза . Известно несколько гипотетических аллотропов углерода, более плотных, чем алмаз. Все эти аллотропы можно разделить на две группы: первые гипотетически стабильны в условиях окружающей среды; вторые - это аллотропы углерода высокого давления, которые становятся квазистабильными только при высоком давлении.
Условия окружающей среды
[ редактировать ]По данным САКАДА [1] базе данных, первая группа включает структуры, называемые hP3, [2] ти12, [2] ст12, [3] р8, [4] И41/а, [4] Р41212, [4] м32, [5] м32*, [5] т32, [5] т32*, [5] H-углерод [6] и универ. [7] Среди них углерод st12 был предложен еще в 1987 г. в работе R. Biswas et al. [3]
Уголь высокого давления
[ редактировать ]Ко второй группе относятся следующие аллотропы: МП8, [8] ОП8, [8] СК4, [9] БК-8 [10] и (9,0). [11] Они гипотетически квазистабильны при высоком давлении. Углерод BC-8 — это не только сверхплотный аллотроп, но и одна из старейших гипотетических углеродных структур — первоначально она была предложена в 1984 г. в работе R. Biswas et al. [10] Структура MP8, предложенная в работе J. Sun et al., [8] почти в два раза плотнее алмаза – его плотность достигает 7,06 г/см. 3 и это самое высокое значение, о котором сообщалось до сих пор.
Запрещенная зона
[ редактировать ]Все гипотетические сверхплотные аллотропы углерода имеют разную ширину запрещенной зоны по сравнению с другими. Например, СК4 [9] Предполагается, что это металлический аллотроп, тогда как st12, m32, m32*, t32, t32* имеют ширину запрещенной зоны более 5,0 эВ. [5] [3]
Углеродные тетраэдры
[ редактировать ]Эти новые материалы будут иметь структуру, основанную на углеродных тетраэдрах, и представлять собой самую плотную из таких структур. На противоположном конце спектра плотности находится недавно выдвинутая теория тетраэдрической структуры под названием Т-углерод . Это получается путем замены атомов углерода в алмазе углеродными тетраэдрами. В отличие от сверхплотных аллотропов, Т-углерод будет иметь очень низкую плотность и твердость. [12] [13]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хоффманн, Р .; Кабанов А.; Голов, А.; Прозерпио, Д. (2016). «Homo Citans и аллотропы углерода: к этике цитирования» . Ангеванде Хеми . 55 (37): 10962–10976. дои : 10.1002/anie.201600655 . ПМК 5113780 . ПМИД 27438532 .
- ^ Jump up to: а б Чжу, Цян; Оганов Артем ; Сальвадо, Мигель; Пертьерра, Пилар; Ляхов, Андрей (2011). «Плотнее алмаза: ab initio поиск сверхплотных аллотропов углерода». Физический обзор B . 83 (19): 193410. Бибкод : 2011PhRvB..83s3410Z . дои : 10.1103/PhysRevB.83.193410 .
- ^ Jump up to: а б с Бисвас, Р.; Мартин, РМ; Потребности, Р.Дж.; Нильсен, Огайо (1987). «Стабильность и электронные свойства сложных структур кремния и углерода под давлением: расчеты функционала плотности». Физический обзор B . 35 (18): 9559–9568. Бибкод : 1987PhRvB..35.9559B . дои : 10.1103/PhysRevB.35.9559 . ПМИД 9941381 .
- ^ Jump up to: а б с Мухика, А.; Пикард, CJ; Потребности, Р.Дж. (2015). «Низкоэнергетические тетраэдрические полиморфы углерода, кремния и германия». Физический обзор B . 91 (21): 214104. arXiv : 1508.02631 . Бибкод : 2015PhRvB..91u4104M . дои : 10.1103/PhysRevB.91.214104 . S2CID 59060371 .
- ^ Jump up to: а б с д и Ли, З.-З.; Ван, Ж.-Т.; Сюй, Л.-Ф.; Чен, К. (2016). «Ab initio предсказание сверхплотных тетрагональных и моноклинных полиморфов углерода» . Физический обзор B . 94 (17): 174102. Бибкод : 2016PhRvB..94q4102L . дои : 10.1103/PhysRevB.94.174102 .
- ^ Стронг, RT; Пикард, CJ; Мильман, В.; Тимм, Г.; Винклер, Б. (2004). «Систематическое предсказание кристаллических структур: применение к sp3-гибридизированным полиморфам углерода». Физический обзор B . 70 (4): 045101. Бибкод : 2004PhRvB..70d5101S . дои : 10.1103/PhysRevB.70.045101 .
- ^ Орстром, Л.; О'Киф, М. (2013). «Сетевой топологический подход к новым аллотропам элементов группы 14» . З. Кристаллогр . 228 (7): 343–346. дои : 10.1524/zkri.2013.1620 . S2CID 16881825 .
- ^ Jump up to: а б с Сан, Дж.; Клюг, Д.Д.; Мартоняк, Р. (2009). «Структурные преобразования углерода под экстремальным давлением: за пределами алмаза». Журнал химической физики . 130 (19): 194512. Бибкод : 2009JChPh.130s4512S . дои : 10.1063/1.3139060 . ПМИД 19466848 .
- ^ Jump up to: а б Скандоло, С.; Кьяротти, GL; Тосатти, Э. (1996). «SC4: Металлическая фаза углерода при терапаскальском давлении». Физический обзор B . 53 (9): 5051–5054. Бибкод : 1996PhRvB..53.5051S . дои : 10.1103/PhysRevB.53.5051 . ПМИД 9984087 .
- ^ Jump up to: а б Бисвас, Р.; Мартин, РМ; Потребности, Р.Дж.; Нильсен, Огайо (1984). «Сложные тетраэдрические структуры кремния и углерода под давлением». Физический обзор B . 30 (6): 3210. Бибкод : 1984PhRvB..30.3210B . дои : 10.1103/PhysRevB.30.3210 .
- ^ Нин, X.; Ли, Ж.-Ф.; Хуанг, Б.-Л.; Ван, Б.-Л. (2015). «Низкотемпературное фазовое превращение нанотрубки в сверхтвердую углеродную фазу sp3». Китайская физика Б. 24 (6): 066102. Бибкод : 2015ЧФБ..24ф6102Х . дои : 10.1088/1674-1056/24/6/066102 . S2CID 250742083 .
- ^ Шэн, Сянь-Лэй; Ян, Цин-Бо; Да, Фэй; Чжэн, Цин-Жун; Су, Банда (2011). «Т-углерод: новый аллотроп углерода». Письма о физических отзывах . 106 (15): 155703. arXiv : 1105.0977 . Бибкод : 2011PhRvL.106o5703S . doi : 10.1103/PhysRevLett.106.155703 . ПМИД 21568576 . S2CID 22068905 .
- ^ «Новый аллотроп углерода может иметь множество применений» . Физ.орг. 22 апреля 2011 года . Проверено 10 июня 2011 г.