Schwarzite碳结构的最新研究

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加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员发现,韩国和日本科学家最近创造的三种碳结构实际上是结晶,这是一种难以捉摸的碳结构,研究人员预测它将具有独特的电气和储存特性,如碳纳米管和石墨烯

Schwarzites:长期寻求的碳结构与石墨烯,富勒烯家族形象相结合

新结构建在沸石的孔隙内,结晶形式的二氧化硅 - 砂 - 更常用作洗衣洗涤剂中的水软化剂,并将石油催化裂化成汽油。这种结构被称为沸石模板碳(ZTC),正在研究这些结构可能有趣的特性,尽管创造者并不知道他们作为schwarzites的身份,理论化学家已经研究了几十年。

基于这一理论工作,化学家预测,schwarzites将具有独特的电子,磁性和光学性质,使其可用作超级电容器,电池电极和催化剂,并具有适合气体储存和分离的大型内部空间。

加州大学伯克利分校的博士后研究员Efrem Braun及其同事将这些ZTC材料鉴定为基于其负曲率的schwarzites,并开发出一种方法来预测哪种沸石可用于制造schwarzites,哪种不能。

“我们现在有了如何制作这些结构的方法,这很重要,因为如果我们能够制造这些结构,我们就可以探索它们的行为,我们现在正在努力做到这一点,”Berend Smit说,他是化学和化学的兼职教授。加州大学伯克利分校的生物分子工程学和多孔材料专家,如沸石和金属有机骨架。

在19世纪80年代,德国物理学家赫尔曼施瓦茨研究了类似于肥皂泡表面的负弯曲结构,当关于碳笼分子的理论研究在20世纪90年代兴起时,施瓦茨的名字与假想的负弯曲碳片相关联。

“辉瑞岩的实验验证因此完成了石墨烯可能曲率的三分之一;正弯曲,平坦,现在呈负弯曲,”布劳恩补充说。

研究人员应该能够将非常大量的电荷包装到schwarzite中,这将使它们成为比目前在电子产品中使用的传统电容器更好的电容器。它们的大内部体积也可以存储原子和分子,这也正在用富勒烯和纳米管进行探索。它们的大表面积,相当于它们生长的沸石的表面积,可以使它们像沸石一样用于催化石油和天然气工业中的反应。

Braun使用已知的沸石结构在计算上模拟了ZTC结构,并与瑞士Sion的ÉcolePolytechniqueFédéraledeLausanne的拓扑数学家Senja Barthel合作,确定了结构类似的最小表面。该团队确定,迄今为止创造的约200种沸石中,只有15种可用作制造schwarzites的模板,迄今为止只有三种用于生产schwarzite ZTC。然而,已经预测了超过一百万个沸石结构,因此可能存在使用沸石模板法制造的更多可能的锌锌矿碳结构。


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