Istraživači su prvi put izradili stabilan tanki film novog trodimenzionalnog oblika ugljika. Materijal nazvan diamondiyne ima poroznu mrežu u kojoj se izmjenjuju jednostruke i trostruke veze između atoma ugljika.
Ugljik može graditi vrlo različite strukture. Grafit je građen od slojeva, dijamant ima čvrstu trodimenzionalnu rešetku, a grafen je jednoslojna mreža atoma. Novi materijal pripada istoj širokoj obitelji ugljikovih struktura, ali se od poznatih oblika razlikuje rasporedom veza i praznina u mreži.
Studija je objavljena u časopisu Angewandte Chemie. Materijal je nastao kemijskom reakcijom na granici između organskog spoja tetra(trietilsililetinil)metana i bakrova fluorida. Reakcija je omogućila da se ugljikovi lanci povežu u tanki, ali uređen film.
Kako je nastala porozna mreža
U novoj strukturi ugljikovi atomi nisu posloženi u neprekinutu, zbijenu rešetku. Između dijelova mreže ostaju pravilno raspoređene pore, dok trostruke veze služe kao krute poveznice između većih ugljikovih skupina.
Istraživači su elektronskom mikroskopijom i drugim metodama analizirali uzorak na nanometarskoj skali. Na površini su uočili pravilne uzorke koji se ponavljaju u geometriji nalik kockama, s elementima veličine približno deset nanometara. Takav raspored važan je jer bi svojstva materijala mogla ovisiti upravo o veličini i povezanosti pora.
Dobivanje diamondiynea bilo je zahtjevno jer su trostruke veze ugljika kemijski reaktivne. U mnogim se reakcijama raspadnu prije nego što se povežu u veću, uređenu strukturu. Korištenjem bakra kao posrednika istraživači su uspjeli usporiti neželjene reakcije i održati nastajanje mreže pod kontrolom.
Što bi materijal mogao omogućiti
Za sada je riječ o laboratorijskom uzorku, a ne o gotovoj tehnologiji. Poroznost, velika površina i kombinacija različitih veza mogli bi biti zanimljivi za membrane, senzore ili elektrokemijske uređaje, ali ta svojstva tek treba mjeriti u praktičnim uvjetima.
Novi rezultat nadovezuje se na dugogodišnje istraživanje ugljikovih materijala. Grafen i druge tanke ugljikove strukture već su pokazale da mali pomaci u rasporedu atoma mogu potpuno promijeniti vodljivost, čvrstoću i kemijsku reaktivnost.
Sljedeći korak bit će izrada većih i debljih uzoraka te mjerenje njihove električne, mehaničke i kemijske stabilnosti. Tek nakon toga moći će se procijeniti ima li diamondiyne prednost pred postojećim materijalima ili je njegova vrijednost zasad ponajprije u razumijevanju novih načina povezivanja ugljikovih atoma.
