Istraživači sa Univerziteta u Bajrojtu stekli su nove uvide u oblasti hemije ugljenika pod visokim pritiskom: sintetizovali su dva nova karbida — jedinjenja ugljenika i drugog hemijskog elementa — sa jedinstvenim strukturama. Rezultati mogu pružiti neočekivano objašnjenje širokog rasprostranjenja policikličnih aromatičnih ugljovodonika u univerzumu. Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications.
Karbidi su jedinjenja ugljenika i drugog hemijskog elementa. Novosintetisani karbidi podsećaju na jedinjenja slična metalu i mogu ponuditi novi uvid u ponašanje složenih ugljeničnih struktura pod ekstremno visokim pritiscima i visokim temperaturama.
Moguće postojanje ili formiranje takvih jedinjenja u uslovima unutrašnjosti planeta može imati važne implikacije za geonauke i astrobiologiju, jer bi mogla biti poreklo ugljovodonika i mogla bi igrati ulogu u nastanku života.
Pod rukovodstvom prof. dr Leonida Dubrovinskog sa Bavarskog geoinstituta i prof. dr Natalije Dubrovinske iz Laboratorije za kristalografiju Univerziteta u Bajrojtu, istraživanje novih ugljenikovih jedinjenja otkriva da imaju strukturne elemente slične onima složenih organskih. molekula, ali su deprotonirani (tj. ne sadrže vodonik).
Da bi to postigli, istraživači su koristili ćelije dijamantskog nakovnja koje su kompresovale sićušne kristale kalcijum karbida do pritisaka u trocifrenom opsegu gigapaskala i istovremeno ih zagrejale do temperature od oko 3000°C. Ovi uslovi odgovaraju onima na dubini od 2.900 km u unutrašnjosti Zemlje. Promena pritiska i temperature dovela je do toga da kalcijum karbid formira dva nova karbida: polimorf visokog pritiska CaC 2 i Ca 3 C 7 .
Iako polimorf visokog pritiska CaC 2 ima isti hemijski sastav kao polazni materijal, razlikuje se od njega po prostornom rasporedu atoma i po svojim hemijskim svojstvima. Polimorf poseduje ugljenične lance koji mogu postojati pod uslovima koji su daleko veći od onih poznatih po postojanju konvencionalnih organskih jedinjenja.
Formiranje takvih jedinjenja u uslovima u unutrašnjosti planeta moglo je čak da odigra ulogu u nastanku života, jer su oni mogli biti poreklo ugljovodonika.
Jedinjenje sa hemijskom formulom Ca 3 C 7 nikada ranije nije primećeno, tako da njegova sinteza i razjašnjavanje strukture predstavljaju značajan korak napred u razumevanju ponašanja materijala na bazi ugljenika u ekstremnim uslovima.
Prof. dr Leonid Dubrovinski, vodeći istraživač studije, objasnio je: „Naši nalazi ne samo da proširuju granice poznate hemije ugljenika, već takođe pružaju novu perspektivu o tome kako složene strukture ugljenika mogu postojati u dubokoj Zemlji i potencijalno na drugim planetarnim tela“.
„Sličnosti između ovih karbida pod visokim pritiskom i deprotoniranih metal-organskih jedinjenja otvaraju uzbudljive mogućnosti za projektovanje novih materijala sa jedinstvenim elektronskim, magnetnim i optičkim svojstvima“, dodala je prof. dr Natalija Dubrovinskaia.
