全新碳形态汞黝矿结构制造成功 有望在电子和化石燃料工业领域大展拳脚

在沸石孔内形成的汞黝矿结构的笼状结构。英国《独立报》网站供图  

碳可谓自然界的“千面女郎”：珍贵的钻石、平凡无奇的铅笔以及地球上最坚固材料石墨烯中的石墨等。据英国《独立报》网站14日报道，经过科学家数十年的努力，现在，碳又拥有了一副新面孔——汞黝矿结构（Schwarzite）。科学家推测，其电学、磁学和光学性质使它们能在电子和化石燃料等工业领域大展拳脚。

数十年前，化学家就预测，存在新形式的碳——汞黝矿结构（一种由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形的假想结构），由于其独特的性质，可用于电池内并用作催化剂。最近，科学家制造出了这种碳。

韩国和日本研究人员在研究沸石模板碳（ZTCs）时，偶然制造出了它，但当时并没有引起注意，直到美国加州大学伯克利分校化学家注意到它们不同寻常的结构。

碳可排列成二维“晶体”，包括石墨烯片和足球形状的富勒烯片，具体什么形状取决于碳原子锁在一起时，其结构的弯曲程度。不同于富勒烯的正弯曲以及石墨烯的完全没有弯曲，汞黝矿结构是负弯曲。

最新研究负责人、分子工程师贝伦德·斯密特教授解释称，沸石是一种常用于洗衣剂中软化水的矿物质，是将汞黝矿结构从理论带入现实的关键要素，通过向沸石中注入含碳蒸汽，可以创造出这一结构。一旦进入沸石内部，碳就会组装成石墨烯样薄片，呈线性排列在沸石孔的壁上，使沸石表面伸展并呈负弯曲，接着沸石可被溶解，从而制造出纯净的汞黝矿结构。而且，选择正确的沸石，还可以对汞黝矿结构进行调整，以获得想要的属性。

斯密特在美国《国家科学院学报》上刊文指出：“我们现在有了如何制作这些结构的方法，就可以探索它们的行为，我们正努力做到这一点。”

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碳这种物质发现得很早，甚至可说是人类最早接触并利用到的元素之一。但直到今天，人们仍会为它感到惊奇。过去发现新形式的碳已引发了令人兴奋的技术革命，并获得了两项诺贝尔奖，而全新碳形态的出现，意味着一个新的发掘点，科学家们将不遗余力对汞黝矿结构进行优化，这种优化或将对电子领域的应用非常有益。