Ny porös diamant skapad av forskare
Forskare vid Göteborgs universitet har tillverkat ett kolmaterial som byggs i tre dimensioner. Materialet har fått namnet diamondiyne och kan beskrivas som en porös diamant med samma grundform som en tetraeder.
Nobelpriset i kemi 2025 gick till byggandet av nya porösa material med kolbaserade molekyler och metalljoner, så kallade MOF:ar.
På Göteborgs universitet har Karl Börjessons forskarteam länge intresserat sig för att tillverka porösa material utan metalljoner, där de kolbaserade molekylerna binder till ickemetaller och bildar så kallade COF:ar.
Teoretisk modell
Det var i det arbetet som de lyckades binda kolatomer med varandra genom trippelbindningar och skapa kolföreningen diamondiyne för första gången i världen.
– Det har tagit oss ohyggligt lång tid men vi lyckades till slut. Jag är mycket nöjd, säger Karl Börjesson, professor i fysikalisk kemi vid Göteborg universitet.
En kollega tipsade Karl Börjesson om en webbsida där teoretiska kemister har listat vilka kol-allotroper som borde kunna bildas, en nästan oändligt lång lista. En allotrop är en kemisk förening som bara består av ett atomslag. Diamant och grafit är exempel på allotroper med kol. Diamondiyne är en tetraederformad kolförening som först beskrevs teoretiskt för 35 år sedan.
Porös struktur
I skapandet av diamondiyne används relativt billig utrustning och materialet bildas som en tunn film där två vätskor möts. Diamondiyne kristalliseras med kolatomerna i en prydlig ordning i form av tetraedrar som kopplar i varandra hörn mot hörn i alla tre dimensioner.
– Strukturen gör att det bildas tomrum mellan tetraederna. Kolföreningen kan därför liknas vid en porös diamant. Men till skillnad från diamanter behövs inget stort tryck för att få kolatomerna att binda sig med varandra i diamondiyne, säger Karl Börjesson.
Kristallstrukturen har bekräftats i elektronmikroskop vid Stockholms universitet, om än bara fläckvis på filmens yta. Det finns mycket som kan gå fel som gör att kolatomerna inte bildar diamondiyne.
Nobelprisade allotroper
– Vi har i alla fall fått fram upprepade mönster av diamondiyne i en volym där varje sida mäter 10 nanometer, 10×10-9 meter, och bilderna av mönstren stämmer väl med de teoretiska modellerna, säger Karl Börjesson.
Länge var de fysiska kol-allotroperna begränsade till diamant, grafit och de tre framställda kolföreningarna fulleren, kol-nanotuber och grafen. På senare år har ett stort antal nya allotroper tillverkats, men aldrig tidigare någon som bygger upp sig i tre dimensioner.
Tillverkningen av såväl grafen som fulleren har belönats med Nobelpris, mycket för att det var en ny idé att de här materialen alls kunde finnas.
– Nu ska vi undersöka vilka egenskaper diamondiyne besitter och hur det kan komma till användning. En spännande sak med den porösa strukturen är att det kan skapas flera diamondiyne-föreningar som vävs in i varandras tomrum, säger Karl Börjesson.
Studien som nu publiceras i den ansedda tidskriften Angewandte Chemie är ett samarbete mellan Karl Börjessons forskargrupp och kolleger på Stockholms universitet och Chalmers tekniska högskola.
Studie i Angewandte Chemie: Diamondiyne: A 3D carbon allotrope with mixed valence hybridization
Kontakt: Karl Börjesson, professor i fysikalisk kemi vid Institutionen för kemi och molekylärbiologi på Göteborgs universitet, telefon: 076-622 90 99, e-post: karl.borjesson@gu.se
Presskontakt: Telefon 076-618 69 70, e-post: press@science.gu.se