image: Many substances with different chemical and physical properties, from diamonds to graphite, are made up of carbon atoms. Amorphous forms of solid carbon do not have a fixed crystal structure and consist of structural units--nanosized graphene particles. A team of physicists from RUDN University studied the structure of amorphous carbon and suggested classifying it as a separate type of amorphous solid bodies: a molecular amorphic with enforced fragmentation. view more
Credit: RUDN University
Les atomes de carbone produisent des substances aux propriétés chimiques et physiques diverses, du diamant au graphite. Les formes amorphes de carbone solide sont des substances sans structure cristalline claire et sont constituées d'unités structurelles, qui sont des morceaux de graphène de taille nanométrique. Les physiciens de RUDN University ont étudié les caractéristiques de la structure du carbone amorphe et ont proposé de le séparer en un type distinct de solides amorphes : Des amorphies moléculaires avec fragmentation forcée. Les résultats sont publiés dans la revue Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures.
Le carbone solide est une substance avec un grand nombre de modifications allotropiques. Cela signifie qu'à partir des mêmes atomes, en fonction de la structure, des substances dont les propriétés chimiques et physiques diffèrent. La variété des allotropes de carbone est une conséquence des propriétés spéciales de ses atomes, dotés d'une capacité unique à former des liaisons de valence simples, doubles et triples. Ainsi, si les conditions d'origine déterminent la formation de liaisons simples uniquement entre les atomes (hybridation sp3), le carbone solide est un réseau tridimensionnel de tétraèdres (diamant). Si les conditions d'origine sont favorables à la formation de doubles liaisons (hybridation sp2), le carbone solide est une structure constituée de couches planes formées de cellules hexagonales et ressemblant à un nid d'abeille (graphite). Les couches uniques de ce solide sont appelées graphène. Ces deux types de structures de carbone sont caractéristiques à la fois des cristaux ordonnés et des corps amorphes désordonnés. Le carbone solide est répandu dans la nature à la fois sous forme de dépôts de roches cristallines, telles que le graphite et le diamant, et sous forme amorphe (charbons bruns et noirs, shungite, anthraxolite et autres minéraux).
Contrairement au carbone cristallin, le carbone amorphe naturel est du type sp2. Des études approfondies de la structure et de la composition élémentaire des carbones amorphes sp2, menées à l'initiative et la participation directe de physiciens de RUDN University, complétées par des études spectrales utilisant la spectroscopie photoélectronique, la diffusion inélastique des neutrons, l'absorption infrarouge et la diffusion Raman, ont montré que le carbone amorphe sp2 est une structure fractale, en qui est basée sur des domaines de graphène nanométriques entourés d'atomes d'autres éléments (hydrogène, oxygène, azote, soufre, etc.). Ainsi, les physiciens de RUDN University ont proposé une nouvelle histoire du vieux carbone amorphe, connu depuis l'antiquité, depuis l'époque du premier feu décomposé.
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