La simulation informatique prédit un nouvel allotrope de carbone

Les différentes formes de carbone comprennent le diamant, le graphite, le graphène (une seule feuille de graphite) et les fullerènes, qui se forment lorsque les atomes de carbone se lient en structures tubulaires et sphériques.

Mais ces dernières années, les scientifiques des matériaux ont rassemblé des indices qui suggèrent un autre type de carbone, qui se forme lorsque le graphite est comprimé à température ambiante à des pressions supérieures à 10 gigaPascals.

Les indices prennent la forme de changements dans diverses propriétés en vrac du carbone dans ces conditions, comme sa résistivité, sa transmittance optique et sa réflectance, etc. Tout cela indique l'existence d'une sorte de changement de phase dans lequel une nouvelle forme de carbone apparaît.

La course est donc lancée pour identifier ce nouvel allotrope, et comme les atomes de carbone peuvent se lier d'une infinité de manières, les candidats ne manquent pas.

Aujourd'hui, Maximilian Amsler de l'Université de Bâle en Suisse et plusieurs amis proposent une nouvelle structure, qu'ils appellent M10-carbon. Ces gars-là ont utilisé diverses techniques de simulation informatique pour modéliser la façon dont les atomes de carbone pourraient se lier dans ces conditions.

Le résultat, disent-ils, est une structure plus stable que le graphite à des pressions supérieures à 14 GPa et, comme le diamant, entièrement constituée d'atomes liés entre eux par des liaisons sp3. Le matériau est également presque aussi dur que le diamant.

De plus, Amsler et ses collègues ont simulé le diagramme de diffraction des rayons X que ce matériau devrait produire et ont déclaré qu'il correspondait à celui trouvé dans l'expérience.

Le problème, cependant, est qu'il ne s'agit que de l'une des quelques structures proposées qui tentent toutes d'expliquer les preuves expérimentales. Ceux-ci produisent également des diagrammes de diffraction des rayons X qui correspondent à l'expérience et au moins un, un allotrope connu sous le nom de carbone z, est plus thermodynamiquement favorable que le carbone M10.

Pour le moment, le jury ne sait clairement pas laquelle de ces structures théoriques se forme réellement dans le monde réel.

Alors que faire? De toute évidence, il existe une myriade de candidats potentiels et la seule façon de les distinguer est de procéder à une mesure détaillée et minutieuse.

La balle est donc bien de retour du côté de l'expérimentateur. Ces expériences ne sont pas faciles. Cependant, il faudra peut-être un certain temps avant que la couronne pour la découverte d'un nouvel allotrope de carbone puisse être revendiquée de manière convaincante.

Réf : http:// arxiv.org/abs/1202.6030 : Prédiction d'un nouvel allotrope de carbone monoclinique

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