Széndioxidból gyémánt keménységű üveg

Új, üvegszerű állapotot sikerült elérni a széndioxidnál. Egy olasz kutatócsoport laboratóriumi kísérletei során felfedezte, hogy a CO2 extrém nyomás alatt a gyémánt keménységével vetekedő szilárd, kristályos alakot vesz fel, amit "amorf széndioxid" (a-CO2) névvel illettek.

A Firenzei Egyetem és a LENS munkatársai, Federico Gorelli és Mario Santoro nevéhez fűződő felfedezés betekintést nyújthat a gáz viselkedésébe az óriásbolygók belsejében uralkodó hatalmas nyomások között, sőt egy napon akár hasznos technikai alkalmazásokhoz is elvezethet, melyekkel a környezetet jóval kisebb mértékben szennyezve szabadulhatunk meg a széndioxidtól. Utóbbihoz azonban további kutatások szükségesek, mivel a jelenség csak addig marad fenn, amíg a nyomás jelen van.

Térjünk azonban vissza egy pillanatra a halmazállapotokhoz. A szén ugyanazon kémiai csoport tagja, mint a szilícium és a germánium, melyek oxigénnel vegyítve szilárd halmazállapotot vesznek fel. A szilícium például szilíciumdioxiddá alakul, melyből a hagyományos ablaküveg is készül. Ezzel szemben normál körülmények között a szén oxigénnel keveredve csupán egy gázt hoz létre, a sokat szidott széndioxidot, ami csak akkor szilárdul meg ha kellően alacsony hőmérsékletre hűtik és erős nyomásnak teszik ki. Ekkor jön létre az úgynevezett szárazjég. A szárazjég kristályos szerkezetét széndioxid molekulák építik fel, míg a fent említett szilíciumoxidnál az üveges állapotot különálló szilícium és oxigén molekulák kristályrácsa eredményezi.

Azonban ha egy jóval erősebb, valahol 40 és 50 gigapascal közötti nyomás éri a széndioxidot, akkor egy egészen új szilárd anyagot kapunk, ahogy azt az olaszok is megtapasztalhatták kísérleteik során. A széndioxid a szélsőséges körülmény hatására a szilíciumhoz hasonlóan különálló szén és oxigén molekulákból szabálytalan kristályos szerkezetet hozott létre, ez az amorf széndioxid. Az így kapott anyag átlátszó, rendkívül erős, és atomi szerkezetét tekintve elsősorban a hagyományos ablaküvegre emlékeztet.

Ez az állapot pillanatnyilag csak a laboratóriumban létezik, az a-CO2 képtelen fennmaradni a nyomáskamrán kívül. Dekompresszió hatására visszaalakul egyszerű széndioxiddá, így egyelőre a felfedezés csak a geokémikusoknak nyújt hathatós segítséget a gázóriás bolygók belsejében uralkodó körülmények szimulálásához, bemutatva a mélyben a magas nyomás és hőmérséklet hatására létrejövő szerkezeteket, kötéseket és termodinamikai tulajdonságokat.