Американские ученые из Чикагского университета определили электронные свойства аморфного углерода. Они показали, что для изучения его поведения на молекулярном уровне нужно полагаться на принципы квантовой, а не классической механики. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Хорошо известны аллотропные формы углерода, которые обладают упорядоченной структурой. Если углеродные атомы образуют идеальную трехмерную решетку, то получается алмаз, если они выстраиваются в плоские слои — то графит. Однако существует также аморфный углерод, для которого не характерна упорядоченная молекулярная структура. Внешне он представляет собой черный порошок. Его свойства недостаточно изучены.
Ученые показали, что некорректно моделировать движение атомов углерода в аморфном веществе согласно законам классической механики. Они применимы для ядер более тяжелых элементов, но не для углерода. Вместо этого следует использовать принципы квантовой механики. На основе них исследователям удалось определить электронные свойства аморфного углерода. Для описания движения ядер и электронов в атомах углерода они использовали уравнения квантовой механики. Результаты показали, что аморфный углерод обладает необычно хорошей электрической проводимостью.
Результаты исследования полезны с точки зрения изучения не только аморфного углерода, но и других аморфных твердых веществ. Тем не менее впереди ученым предстоит еще много работы для объяснения различных эффектов. Например, свойства аморфного углерода могут меняться в зависимости от плотности вещества, которая, в свою очередь, зависит от метода получения материала.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
