Nieuw onderzoek onder leiding van de chemicus Xiao Cheng Zeng van de Universiteit van Nebraska-Lincoln heeft geleid tot de ontdekking van een nieuw materiaal dat aanzienlijke implicaties kan hebben voor een verscheidenheid aan uitdagingen, van koolstofdioxideopslag tot planetaire wetenschap en vaste smering.

Op het eerste gezicht, er lijkt niet veel verband te zijn tussen droogijs en kwarts. Maar in wetenschappelijke termen ze zijn eigenlijk heel dichtbij omdat het oxiden zijn van de eerste twee elementen in een chemische groep in het periodiek systeem (groep IV) - koolstof voor droogijs (bevroren koolstofdioxide) en silicium voor kwarts.

In 2011, Europese onderzoekers kondigden de ontdekking aan van een nieuwe stof genaamd siliciumcarbonaat toen ze droogijs en siliciumdioxide (kwarts) onder hoge druk combineerden. Ze waren niet in staat om de kristalstructuur van het materiaal te bepalen, echter, en de vraag trok de aandacht van Zeng en zijn collega's, die de uitdaging aanging en bijna een jaar besteedde aan het modelleren van mogelijke structuren op de supercomputer van het Holland Computing Center van de Universiteit van Nebraska.

"We hebben uitgebreid gezocht naar mogelijke vaste structuren voor een bepaalde verhouding van koolstofdioxide en siliciumdioxide, " zei Zeng, Ameritas University hoogleraar scheikunde. "We hebben uitgebreid gezocht naar structuren van duizenden kristalstructuren voordat we een zeer stabiele hebben geïdentificeerd."

Die zeer stabiele vorm, Zeng zei, bestaat uit één siliciumatoom, twee koolstofatomen en zes zuurstofatomen, of SiC2O6.

Het resultaat werd gerapporteerd in het nummer van 27 februari van: Fysieke beoordelingsbrieven X , de zeer selectieve, alleen online, volledig open access tijdschrift van de American Physical Society. Het is de eerste keer dat UNL-onderzoek in het drie jaar oude tijdschrift wordt gepubliceerd.

"Een van de mogelijke toepassingen is de opslag van kooldioxide, Zeng zei. "We voorspellen dat onder hoge druk, ongeveer 200, 000 sferen, kooldioxide kan combineren met siliciumdioxide om een ​​nieuwe kristalvorm te vormen die een mogelijke sekwestratievorm is.

"Deze vaste stof bevindt zich ergens tussen droogijs en kwarts, en in het verleden, mensen konden zich niet voorstellen dat er iets tussenin was. Iets in het midden is voor scheikundigen moeilijk voor te stellen, maar we zorgen voor een kandidaat voor iets in het midden."

Zeng zei dat het voorspelde kristal ook een belangrijke aanwijzing kan zijn voor de samenstelling van terrestrische planeten en satellieten, aangezien siliciumdioxide en koolstofdioxide in zijn gasvormige en bevroren vormen veel voorkomende componenten van die lichamen zijn. Met een gelaagde structuur vergelijkbaar met die van grafiet, het siliciumcarbonaatkristal heeft ook potentieel als vast smeermiddel.

"De structuur die we zagen is een drielaagse structuur waarbij de middelste laag silicium is, " zei hij. "De lagen kunnen wegglijden en afschuiven, waardoor het een goed vast smeermiddel is."