В последний месяц можно было наблюдать за дебатами среди материаловедов о природе новой формы углерода, открытой недавно при сдавливании графита при 10 ГПа и комнатной температуре. В этих условиях многие свойства графита, такие как сопротивление, оптическая прозрачность, отражательная способность и т. п., изменяются. Это однозначно свидетельствует о химическом превращении одного вещества в другое, новое (с точки зрения материаловедения переход графита в алмаз — химическое превращение). Остаётся лишь ответить на вопрос, какое же вещество всё-таки образуется.

Разные научные группы уже предложили свои варианты структур для новой аллотропной модификации углерода. Среди самых интересных есть такие: моноклинный М-углерод, кубический объёмно-центрированный С4-углерод, орторомбический W-углерод; самая свежая идея — М10-углерод .

H-углерод (a); вид сбоку на H-углерод ©; S-углерод (d); вид сбоку на S-углерод (f) (иллюстрация Jianxin Zhong / Quantum Engineering and Micro-Nano Energy Technology).

Не остались в стороне и китайцы. Группа специалистов из Университета Сянтаня 27 марта предложила сразу две новые структуры для вновь открытого сверхтвёрдого углерода, которые она назвала S-углеродом и H-углеродом.

Как правильно указывают китайские товарищи, основная проблема со многими уже предложенными структурами состоит в том, что их действительная стабильность носит неопределённый характер, и это может означать невозможность их существования в реальности. В то же время новые H- и S-структуры, как сообщается, более устойчивы, чем M- или W-углерод, и даже более стабильны, чем графит при высоком давлении. Кроме того, предсказанные свойства новых структур, по словам исследователей, в большей или меньшей степени совпадают со свойствами экспериментально полученного образца.

Разумеется, эта работа, как и все другие, посвящённые предсказанию структуры, является целиком теоретической компьютерной симуляцией. И пока кто-нибудь не решит структуру новой формы углерода, мы так и не будем знать, чьё предложение хотя бы ближе к истине. Тем не менее процесс предсказания новых аллотропных модификаций и расчёт их свойств — сам по себе достойный стимул для новых исследований в этой области.

Статья, посвящённая предложенным H- и S-структурам, находится в открытом доступе на сайте arXiv .

Текст: Роман Иванов

Подготовлено по материалам Technology Review .