利用沸石领域的已知拓扑结构预测了六种新形式的碳

以前未知的碳同素异形体科学家们通过探索它们与知名网络拓扑的联系来预测。这种新型结构具有高度稳定和透明的特性,其中一些结构的光学带隙比金刚石还大。

先进的计算技术领导对碳和其他14族元素新形式的研究.现在,大卫。Proserpio来自意大利米兰大学的研究人员及其同事的研究表明,多年来已知和编目的基本网络描述符可以帮助预测、分类和比较同素异素。

拓扑学根据网络的基本元素(如节点和链路)来定义网络。网络可以变形、拉伸或弯曲,保持相同的拓扑结构,但元素不能被破坏或重新排列。沸石和金属有机骨架通常是这样描述和区分的。

Proserpio的团队收集了60万种不同的沸石拓扑结构,通过应用严格的几何和立体化学考虑,发现了6种新的低能碳同素异形体。这种结构已经存在了,但你需要用正确的标准去感受它们。很多人都在研究分子动力学,但没有人发现这些结构。”他解释道。除了非常坚硬、稳定和透明外,这些预测的同素异形体与物理存在的碳形式具有共同的结构特征,这指出了潜在的制造路线。

六种新的碳同素异形体因其能量稳定性、机械刚度和光学性能而脱颖而出

同素异形体先驱说:“这项设计工作的重要之处在于,它漂亮地借鉴了化学子领域——沸石——的现有结构,为另一个领域提出了可能的替代品。罗尔德·霍夫曼他来自美国康奈尔大学。这种联系很重要,因为科学家可能不知道他们直接研究领域之外的相关发展。普罗瑟皮奥说:“人们经常在重做很久以前在文献中做过的事情……很多(同素异形体)研究都是由物理学家发表在物理期刊上的,他们不懂化学。”

拓扑标记可以帮助防止这种重复工作提供了一个清晰的同素异形体分类系统佬司Ohrstrom瑞典查尔姆斯理工大学的金属有机框架专家说:“目前他们给它们(同素异体)起了各种不同的名字,有时是空间群……网络拓扑比空间群更好的描述,因为相同的拓扑实际上可以存在于几个不同的空间群中,所以你可以有相同的连通性,相同的基本结构,但你可以有不同的空间群。”

没有什么可以阻止化学家将这种拓扑方法扩展到寻找其他新的网络形成化合物,如水多晶态和氢键系统。