Za przełomem stoją przedstawiciele Uniwersytetu w Göteborgu, którzy mają najlepszy dowód tego, że można stworzyć go w rzeczywistości. Diamondiyne, bo taką nazwę zyskał, jest materiałem zbudowanym wyłącznie z atomów węgla, podobnie jak diament, grafit, grafen czy fulereny. Różnica tkwi jednak w sposobie, w jaki atomy są ze sobą połączone. W przypadku nowej struktury tworzą one układ przypominający sieć diamentu, ale pomiędzy poszczególnymi elementami pozostają duże puste przestrzenie. W efekcie powstaje materiał, który można określić mianem porowatego diamentu.
Czytaj też: Topniejący diament to skarbnica wiedzy. Naukowcy mówią o skoku w energetyce i astronomii
Struktura tego materiału jest wyjątkowo interesująca ze względu na jej trójwymiarowy charakter. Atomy węgla układają się w tetraedry połączone ze sobą narożnikami we wszystkich trzech wymiarach. Co ciekawe, przez długi czas badacze przypuszczali, że taka forma węgla powinna być możliwa do utworzenia, lecz próby tego dokonania kończyły się fiaskiem. Zespół kierowany przez profesora Karla Börjessona z Uniwersytetu w Göteborgu pracował nad tym problemem przez wiele lat.
Ostatecznie naukowcy opracowali metodę, w ramach której materiał powstaje na granicy zetknięcia dwóch cieczy. Członkowie zespołu wykorzystali między innymi związek TTMSM oraz fluorek miedzi. W odpowiednich warunkach na powierzchni kontaktu cieczy zaczyna tworzyć się cienka warstwa zawierająca kryształy diamondiyne.
Co istotne, proces nie wymaga ogromnego ciśnienia. Klasyczny diament powstaje w warunkach bardzo wysokiego ciśnienia i temperatury, podczas gdy w tym przypadku zadowalający efekt można uzyskać przy wykorzystaniu stosunkowo prostego procesu chemicznego. Fluorek miedzi pełni przy tym rolę katalizatora. Nie oznacza to zarazem, iż nowy materiał będzie można produkować na masową skalę. Naukowcy uzyskali bardzo cienkie warstwy, a charakterystyczna struktura diamondiyne pojawia się tylko w niektórych fragmentach materiału. Nawet niewielkie zakłócenia podczas procesu mogą sprawić, że atomy węgla zaczną układać się w inne struktury.
Mimo tych ograniczeń badacze zdołali uzyskać powtarzalne wzory diamondiyne w objętości o wymiarach około 10 nanometrów z każdej strony. Ich strukturę udało się już potwierdzić za pomocą mikroskopii elektronowej. Wyniki odpowiadają modelom teoretycznym opracowanym wcześniej przez naukowców. Już sam fakt istnienia tego materiału jest ciekawy, a na tam się nie kończy. Wyjątkowo porowata struktura, a co za tym idzie – puste przestrzenie pomiędzy atomami – mogłaby pozwolić na wychwytywanie i transportowanie niewielkich cząsteczek lub atomów. Z tego powodu diamondiyne może w przyszłości znaleźć zastosowanie w podobnych obszarach jak tak zwane MOF-y, czyli metalo-organiczne struktury szkieletowe.
Czytaj też: Prawie 100 lat czekali na ten moment. Naukowcy dostrzegli stan materii przewidziany w 1931 roku
Te są materiałami o ogromnej powierzchni w stosunku do swojej objętości. Dzięki temu mogą działać jak molekularne gąbki, wychwytując określone substancje. W ubiegłym roku badania nad tego typu porowatymi materiałami zostały uhonorowane nagrodą Nobla w dziedzinie chemii. Poza tym diamondiyne składa się wyłącznie z węgla, co zapewnia szerokie możliwości badania zupełnie nowych właściwości i zastosowań.
Źródło: Angewandte Chemie
