超高密度炭素同素体

超高密度炭素同素体とは、ダイヤモンドよりも高密度の安定な物質となる炭素原子の配置のことである。ダイヤモンドよりも密度の高い仮説上の炭素同素体は、ほとんど知られていない。これらの同素体はすべて2つのグループに分けられる。1つ目は常温常圧下で安定であると仮定されるもの、2つ目は高圧下でのみ準安定となる高圧炭素同素体である。

SACADA ^{[ 1 ]} データベースによると、最初のグループは、hP3 ^{[ 2 ]} tI12 ^{[ 2 ] st12 [ 3 ]} r8 [ ^{4 ] I41} /a ^{[ 4 ]} P41212 ^{[ 4 ] m32 [ 5 ] m32 * [ 5 ]} t32 ^{[ 5 ]} t32 * ^{[ 5 ]} H-炭素^{[ 6 ]}およびuni ^{[ 7 ]と呼ばれる構造で構成され}ています。その中で、st12 炭素^{は、1987 年に R. Biswas らの研究 [ 3 ]}で提案^{されました。}

次の同素体は第 2 グループに属します: MP8、^{[ 8 ]} OP8、^{[ 8 ]} SC4、^{[ 9 ]} BC-8 ^{[ 10 ]}および (9,0) ^{[ 11 ]}これらは高圧下で準安定であると仮定されています。 BC-8 炭素は超高密度同素体であるだけでなく、最も古い仮説上の炭素構造の 1 つでもあります。最初に提案されたのは 1984 年に R. Biswas らの研究^{[ 10 ]}です。 J. Sun らの研究^{[ 8 ]} で提案された MP8 構造はダイヤモンドのほぼ 2 倍の密度があり、その密度は 7.06 g/cm ³と高く、これまでに報告された最高値です。

すべての仮説上の超高密度炭素同素体は、他のものとは異なるバンドギャップを持っています。たとえば、SC4 ^{[ 9 ]}は金属同素体であると考えられていますが、st12、m32、m32*、t32、t32* は 5.0 eV より大きいバンドギャップを持っています。^{[ 5 ] [ 3 ]}

これらの新しい材料は炭素四面体に基づく構造を持ち、そのような構造の中で最も密度が高いものとなる。密度スペクトルの反対側には、最近理論化されたT-カーボンと呼ばれる四面体構造がある。これは、ダイヤモンド中の炭素原子を炭素四面体に置き換えることによって得られる。超高密度同素体とは対照的に、T-カーボンは非常に低い密度と硬度を持つ。^{[ 12 ] [ 13 ]}

• SACADA - サマラ炭素同素体データベース