Teadlased on avastanud uudse süsinikdioksiidi vormi. Uus materjal, mis valmistati tavalisele tahkele CO2-le tugeva rõhu avaldamisega, meenutab aatomi skaalas aknaklaasi. Dubleeritud amorfne carbonia, aine võib olla tähtis gaas-hiidplaneetide sisemuse mõistmisel, kus CO2 on kõrgel rõhul kokku pressitud. Sellest võiks valmistada ka ülikõva klaasi, sest ootuste kohaselt on see väga jäik nagu teemant (Nature 441 857).
Süsinik erineb teistest IV rühma elementidest perioodilisustabelis, sest ta moodustab gaasi – CO2 – reageerides hapnikuga toatemperatuuril. Teised IV rühma elemendid moodustavad hapnikuga liitumisel tahkiseid. Näiteks räni moodustab kristalse ränikivi (kvarts), samuti silika klassi (aknaklaasi põhiline komponent), milles räni ja hapniku aatomid moodustavad korrapäratu võrgu.
Süsinikdioksiid suudab moodustada tahke vormi – kuiva jää -, kuid seda ainult kõrge rõhu all või madalal temperatuuril. Enamgi veel, kuiv jää on molekulaarne kristall, kus kristallvõre on moodustunud pigem CO2 molekulidest kui üksikutest süsiniku või hapniku aatomitest. Mario Santoro ja Federico Gorelli (Florense Ülikoolist) poolt juhitud meeskond ja INFM tegid esimest korda amorfset süsinikdioksiidi, kus süsiniku ja hapniku molekulid moodustasid ebakorrapärase kristallstruktuuri.
Uurijad valmistasid uue a-carbonia, avaldades tavalisele CO2-le survet 400 000 – 500 000 atm (40-50GPa). Infrapuna ja laser Raman spektroskoopia koos röntgenkiirguse difraktsiooniga kinnitasid, et materjal ei olnud enam moodustatud diskreetsetest molekulidest, vaid oli ebakorrapärase võrgu struktuuriga.
Uus materjal võib aidata mõista planeetide füüsikas gaas-hiidplaneetide, nagu jupiter, sisemust, sest viimane on moodustunud süsinikdioksiidist rohkem kui 40GPa rõhul. „Veel üks oluline järelm on, et a-carbonia ja a-silika segu võiks põhimõtteliselt kasutada uue amorfse klaasi valmistamisel, mis oleks väga kõva ja jäik ning tõenäoliselt toatemperatuuril püsiv,“lisab Santoro. „Väiksed kogused sellist uut klaasi võiksid näiteks leida kasutust mikro-elektroonika kõvades ja vastupidavates katetes.“
Praegu on meeskonnal kavas jälgida a-carbonia´t suurematel rõhkudel kui 80GPa, et uurida kas see muutub amorfseks materjaliks, kus süsiniku koordinatsiooni number on suurem kui 4 (iga süsiniku aatom on liidetud enam kui 4 hapniku aatomiga). „Seda teatakse olevat nii a-SiO2-s ja a-GeO2-s ning see on oluline terve võrke moodustavate süsteemide klassi fundamentaalses termodünaamikas, kuhu ka a-carbonia kuulub,“seletab Santoro.
Allikas: http://www.physicsweb.org/articles/news/10/6/7/1
Koostas: ALI