Karbonun yeni bir allotropu olan diamondiyne, daha önce yalnızca mikroskobik ölçekte doğrulanabilen kristal yapısıyla öne çıkıyor ve elmas ile grafitin yanında bilinen formlara üç boyutlu bir alternatif sunuyor.
Yaklaşık üç buçuk on yıl önce bilim insanları tarafından öne sürülen özel bir karbon dizilimi, iki sıvı fazın kesiştiği ince bir tabakada somut hale geldi. Göteborg Üniversitesi'nden bir ekip, maliyeti düşük olan ekipmanları kullanarak diamondiyne'i ilk kez sentezlemeyi başardı ve bu sayede karbonun alabileceği yapısal formlara üç boyutlu yeni bir boyut ekledi.
Diamondiyne, atomların uzaydaki yerleşim düzenine göre sınıflandırılan bir karbon allotropudur. Elmas ve grafit gibi bilinen yapıların yanı sıra, bu yeni form da benzer kimyasal temel üzerine inşa edilmiştir. Araştırmacılar, karbon atomlarını üçlü bağlarla birbirine bağlayarak bu yapıyı oluşturdu. Malzeme, her yönde köşelerden birbirine bağlanan dört üçgen yüzlü prizmalardan oluşan, yani dörtyüzlüler ağı şeklinde kristalleşmektedir.
Çalışmanın lideri olan Göteborg Üniversitesi Fiziksel Kimya Profesörü Karl Börjesson, bu yapının dörtyüzlüler arasındaki boşluklar nedeniyle gözenekli bir elmasa benzetilebileceğini vurguladı. Ancak elmasın üretiminde gereken aşırı basınç koşullarının aksine, diamondiyne sentezinde yüksek basınca ihtiyaç duyulmuyor. Stockholm Üniversitesi'ndeki elektron mikroskobu ile yapılan incelemeler, kristal yapısının en azından film yüzeyindeki yamalar halinde doğrulandığını gösterdi. Üretim sürecinde karbon atomlarının bu spesifik yapıda birleşmesini engelleyebilecek çeşitli olumsuzluklar yaşanabileceği not edildi.
Börjesson, kenar uzunluğu 10 nanometreye ulaşan hacimlerde tekrar eden diamondiyne desenleri ürettiklerini ve bu desenlerin teorik modellerle yüksek oranda örtüştüğünü belirtti. Bu keşif, ekibin metal iyonları olmadan kovalent organik çerçeveler (COF) oluşturma amacına yönelik uzun soluklu çalışmalarının bir sonucu olarak ortaya çıktı. Metal-organik çerçevelerden farklı olarak, COF'ler karbon bazlı molekülleri metal atomları yerine doğrudan birbirine bağlar; bu alan, 2025 Nobel Kimya Ödülü'ne layık görülen metal-organik çerçeve gelişmelerinden ayrışmaktadır.
Teorik kimyagerlerin, sentezlenebileceği varsayılan karbon allotroplarına dair derlediği geniş bir liste, diamondiyne'in dörtyüzlü yapısının onlarca yıl önce teorik olarak tanımlandığını kanıtlıyor. Börjesson, bu zorlu sürecin çok uzun sürdüğünü ancak nihai başarıdan büyük memnuniyet duyduğunu ifade etti. Tarihsel süreçte bilinen allotroplar elmas, grafit, fullerenler, karbon nanotüpler ve grafenle sınırlıyken, son dönemde yeni allotropların üretilmesiyle birlikte diamondiyne, üç boyutlu yapıya sahip ilk örnek olarak dikkat çekiyor.
Börjesson, bir sonraki aşamada diamondiyne'in fiziksel ve kimyasal özelliklerini ve olası kullanım alanlarını araştıracaklarını açıkladı. Bilim insanı, gözenekli yapının en heyecan verici potansiyel özelliklerinden birinin, farklı diamondiyne yapılarının birbirlerinin boşluklarına iç içe geçebilmesi olduğunun altını çizdi.
