.

物理学家对无定型碳给出新的解释

本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。

许多具有不同化学和物理性质的物质,从钻石到石墨,都是由碳原子构成的。固态碳的无定形形式没有固定的晶体结构,而是由结构单元(纳米级石墨烯颗粒)组成。来自俄罗斯人民友谊大学(RUDN)的物理学家团队研究了无定形碳的结构,并建议将其划分为一种独立的无定形固体:具有强制碎裂的分子无定形。该研究结果发表在《Fullerenes,NanotubesandCarbonNanostructures》杂志上。

固体碳具有许多配位修饰。这意味着可以由一个相同的原子以不同的结构排列构建具有不同化学和物理性质的物质。碳配位的多样性是由于其原子的特殊性质,即具有形成单价键、双价键和三价键的独特能力。如果由于一定的反应条件,只形成单键(即发生所谓的sp3杂化),固体碳的形状就像一个三维网格的四面体,即钻石。如果条件有利于双键的形成(sp2-杂化),固体碳的形状是石墨,一种由梳状六边形单元组成的平层结构。这种固体的单个层称为石墨烯。这两种类型的固态碳结构既可以观察到有序晶体,也可以观察到无序的非晶态体。固体碳在自然界中既以结晶岩(石墨或金刚石)矿床的形式广泛分布,又以无定形体(褐煤和黑煤、闪石、蚁石等矿物)的形式存在。

与其结晶形式不同,天然无定形碳属于sp2型。在RUDN大学物理学家团队的倡议和参与下,对sp2型无定形碳的结构和元素组成进行了研究。在研究过程中,该团队还利用光电子光谱、非弹性中子散射、红外吸收和拉曼散射进行了光谱测量。根据研究结果,研究团队认为sp2非晶碳是一种基于纳米级石墨烯域的分形结构,其周围是其他元素(氢、氧、氮、硫等)的原子。凭借这一假说,该团队几乎改写了人类无定形碳的历史。

论文标题为《Amorphousstateofsp2solidcarbon》。




转载请注明:http://www.abachildren.com/sstx/5106.html