二氧化碳制石墨（研究人员发现新的碳固体能用煤制造石墨）

二氧化碳制石墨（研究人员发现新的碳固体能用煤制造石墨）Trembly是俄罗斯人机械工程教授，也是俄亥俄大学俄罗斯人工程技术学院可持续能源与环境研究所所长，他一直在部分研究煤炭的绿色用途。他和Drabold以及物理博士生Rajendra Thapa、Chinonso Ugwumadu和Kishor Nepal合作进行了这项研究。Drabold也是俄亥俄州纳米和量子现象研究所的一员，他发表了一系列关于非晶态碳和非晶态石墨烯理论的论文。德拉博尔德还强调了他的研究生在开展这项研究时所做的出色工作。研究人员预计，他们的宣布将刺激实验和研究，以解决无定形石墨的存在，无定形石墨可以通过剥离和/或实验表面结构探针进行测试。“从头算”的意思是“从一开始”，他们的工作是探索从天然含碳材料合成石墨的新途径。通过多次不同的计算，他们发现了一种层状材料，这种材料在非常高的温度（约3000开尔文）下形成。由于层间形成电子气，它的层保持在一起，但它们不是构成理想石墨烯的完

非晶石墨（黄色），在高温（3000K）下热处理后从随机初始构型（灰色）获得

随着世界对石墨等碳基材料需求的增加，俄亥俄大学的研究人员本周提出了一种新的碳固体的证据，他们称之为“无定形石墨”

物理学家大卫·德拉博尔德（DavidDrabold）和工程师杰森·特雷弗利（JasonTrembly）首先提出了一个问题：“我们能用煤制造石墨吗？”

“石墨是一种重要的碳材料，有多种用途。石墨的一个新兴应用是锂离子电池的电池阳极，它对电动汽车行业至关重要——特斯拉S型汽车平均需要54公斤石墨。如果用纯碳材料制成，这种电极是最好的，由于螺旋式的技术需求，这种材料越来越难获得。”他们在今天发表在《物理评论快报》上的论文《非晶石墨的从头算模拟》中写道。

“从头算”的意思是“从一开始”，他们的工作是探索从天然含碳材料合成石墨的新途径。通过多次不同的计算，他们发现了一种层状材料，这种材料在非常高的温度（约3000开尔文）下形成。由于层间形成电子气，它的层保持在一起，但它们不是构成理想石墨烯的完美六边形层。这种新材料有很多六边形，也有五边形和七边形。与石墨烯相比，这种环无序降低了这种新材料的电导率，但在主要由六角形构成的区域，电导率仍然很高。

并非所有六边形

“在化学中，通过高温热处理将含碳材料转化为层状石墨结构的过程称为石墨化。在这封信中，我们通过从头算和机器学习分子动力学模拟表明，纯碳网络在密度和温度窗口显著的情况下，具有压倒性的转化为层状结构的倾向即使是随机启动配置也会出现分层现象。平坦的层是无定形石墨烯：拓扑无序的三个配位碳原子排列在碳的五边形、六边形和七边形的平面上，”俄亥俄大学文理学院杰出的物理学和天文学教授Drabold说。

Drabold说：“由于这一阶段是拓扑无序的，石墨通常的‘堆叠登记’仅在统计上得到尊重。”。“在密度泛函（LDA和PBE）力没有范德华修正的情况下观察到分层现象，我们讨论了廊道（平面之间的空隙）中离域电子气的形成，并表明层间内聚部分是由于这种低密度电子气。相对于石墨烯，面内电子电导率显著降低。”

研究人员预计，他们的宣布将刺激实验和研究，以解决无定形石墨的存在，无定形石墨可以通过剥离和/或实验表面结构探针进行测试。

Trembly是俄罗斯人机械工程教授，也是俄亥俄大学俄罗斯人工程技术学院可持续能源与环境研究所所长，他一直在部分研究煤炭的绿色用途。他和Drabold以及物理博士生Rajendra Thapa、Chinonso Ugwumadu和Kishor Nepal合作进行了这项研究。Drabold也是俄亥俄州纳米和量子现象研究所的一员，他发表了一系列关于非晶态碳和非晶态石墨烯理论的论文。德拉博尔德还强调了他的研究生在开展这项研究时所做的出色工作。

惊人的层间凝聚力

德拉博尔德说：“导致我们这样做的问题是，我们是否可以用煤制造石墨。”。“这篇论文并没有完全回答这个问题，但它表明碳具有压倒性的像石墨一样分层的倾向，但有许多‘缺陷’，如五边形和七边形（碳原子的五元环和七元环），非常自然地融入网络。我们提出了无定形石墨存在的证据，并描述了其形成过程。实验怀疑石墨化发生在3000 K附近，但平面无序形成过程和性质的细节尚不清楚，”他补充说。

俄亥俄大学的研究人员的工作也是对碳的一个新阶段的预测。

德拉博尔德说：“在我们这样做之前，非晶态石墨烯层（包括五边形和七边形的平面）是否会以层状结构粘在一起，这一点一点也不明显。我发现这非常令人惊讶，而且，既然预测到了这种物质的存在，实验人员很可能会去寻找它。”。“碳是可以制造生命的神奇元素，钻石、石墨、巴基球、纳米管、石墨烯，还有现在的这个。这里面也有很多有趣的基础物理，例如平面如何结合以及为什么结合，出于技术原因，这本身就很令人惊讶。”