Pentagrafeen bestaat voorlopig alleen nog in de computer (afb: VCU)

Koolstof blijft verbazen. Als element komt het in diverse verschijningsvormen voor: grafiet, diamant, fullerenen, nanobuisjes en grafeen. Er blijkt nu weer een nieuwe vorm te bestaan, of althans in theorie: vijfhoekig grafeen oftewel pentagrafeen. Het materiaal zou diverse opmerkelijke eigenschappen hebben. Zo is het vijfhoekige grafeen een halfgeleider, waar grafeen een geleider is en het zou mechanisch ook nog eens erg sterk zijn. De studie werd uitgevoerd door Chinese, Japanse en Amerikaanse onderzoekers. Klein probleem is dat het materiaal nog gemaakt moet worden.

Net als grafeen bestaat pentagrafeen uit een enkele laag koolstofatomen, die in vijfhoeken aan elkaar vastzitten. Het idee om naar vijfhoekige koolstofstructuren werd geboren in een restaurant waar onderzoeker Qian Wang van de universiteit van Peking, die tevens verboden is aan de Vriginia Commonwealth-universiteit in de VS, met zijn vrouw at. Zij wees hem op hun kunstwerk dat daar aan de muur hing, dat louter was opgebouwd uit vijfhoeken. Wang maakte daar een foto van en liet die aan een van zijn studenten zien, terwijl hij zei: “Ik denk dat we dit kunnen maken, maar controleer dat eerst.” Dat deed de student.
Vervolgens sloeg Wang met wat vakgenoten aan het simuleren. Uit die simulaties rolde dat het vijfhoekige grafeen wel eens beter voor de dag zou kunnen komen dan grafeen (waar ook al prachtige verhalen van verteld worden). Het zou stabiel en sterk zijn en bestand tegen temperaturen van meer dan 700°C. Als je het oprolt dan heb je, net als bij grafeen, een nanobuisje, met dat verschil dat het vijfhoekige grafeen een halfgeleider is. Het elastische gedrag van pentagrafeen is ook opmerkelijk: als je het oprekt expandeert het materiaal in de trekrichting, maar ook in de richting daar loodrecht op. De mechanische sterkte is groot en nog zo wat prachtige eigenschappen. De onderzoekers denken dat het materiaal in een breed toepassingsgebied zou kunnen worden gebruikt: van elektronica, via medicijnen naar nanotechnologie (enz.). Nu moet het nog gemaakt worden. De onderzoekers hebben wel wat ideeën…

Bron: Science Daily