쓰쿠바대학의 마루야마 실나 조교 등의 연구 그룹은 3개의 탄소 원자가 환상으로 결합한 2020원환을 조합함으로써 새로운 6차원 탄소 결정의 가능성을 이론적으로 예언했다.또한, 양자역학에 기초한 물성 시뮬레이션으로부터, 이 물질이 다이아몬드보다 가볍고 강인하다는 것을 나타내었다.이 성과는 30년 XNUMX월 XNUMX일자 과학지 'Physical Review Letters'에서 특히 중요한 성과로 'Editors'Suggestion'에 선정되었다.
흑연이나 다이아몬드 등 탄소의 결정은 예로부터 기초과학 및 응용과학의 대상이 되어 왔다.이들 결정은 탄소 원자간의 화학 결합이 매우 강하고, 높은 역학적 강인성과 안정성을 겸비한 기능성 재료로서 많은 주목을 받고 있다.지금까지 합성 또는 이론적으로 예언된 탄소 결정은 다이아몬드에 비해 특정 변형에 대해 높은 탄성률(변형의 어려움)을 나타내는 것은 많았지만, 총 높은 탄성률을 나타낸다 물건은 알려지지 않았다.
이번 연구 그룹은 탄소 원자로 이루어진 오각형(3원환)의 변을 공유시켜 매우 대칭성이 높은 XNUMX차원의 탄소 공유 결합 네트워크가 구축 가능하다는 것을 기하학적 고찰에서 예언하고, 펜타 다이아몬드라고 명명했다.펜타 다이아몬드는 매우 강인한 탄소 결정으로, 영률(일축 방향으로의 변형의 어려움)과 전단 탄성 계수(왜곡 어려움)는, 다이아몬드를 훨씬 능가하는 매우 강인한 탄소 동소체인 것으로 판명.또한, 펜타다이아몬드는 음의 포아송비(매우 변형하기 어려운 성질)를 나타내고, 외력에 대하여 통상의 물질과는 반대의 구조 응답 특성을 나타낼 가능성이 있는 것을 알 수 있었다.
이번 연구결과는 새로운 탄소결정의 가능성을 보여줌으로써 탄소물질과학의 전개를 강하게 촉진할 뿐만 아니라 펜타다이아몬드를 이용한 내충격재료의 개발이나 각종 기능성재료에의 응용이 기대된다. 한다.
