İsveç'teki Göteborg Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, yaklaşık 35 yıl önce kuramsal olarak öne sürülen ve bugüne dek yalnızca teoride var olduğu düşünülen diamondiyne adlı karbon yapısını ilk kez üretmeyi başardı. Görece ucuz ekipmanlarla gerçekleştirilen çalışmada malzeme, iki sıvının birleştiği ince bir film tabakasında oluştu. Böylece karbonun alabildiği biçimlere yeni bir üç boyutlu yapı eklenmiş oldu.
Diamondiyne, elmas ve grafit gibi bir karbon allotropu olarak tanımlanıyor. Allotroplar, aynı elementin atomlarının farklı dizilişleriyle ortaya çıkan formları ifade ediyor. Araştırmacılar yeni yapıyı elde etmek için karbon atomlarını üçlü bağlarla birbirine bağladı. Ortaya çıkan malzeme, üç boyutta köşelerinden birbirine bağlanan dörtyüzlülerden oluşan bir ağ şeklinde kristalleşiyor.
Ekibin başındaki fiziksel kimya profesörü Karl Börjesson, bu dizilimin dörtyüzlüler arasında boşluklar oluşturduğunu vurguladı. Börjesson, "Karbon allotropu bu nedenle gözenekli bir elmasla karşılaştırılabilir. Ancak elmasların aksine diamondiyne, karbon atomlarının birbirine bağlanması için yüksek basınca ihtiyaç duymaz" ifadelerini kullandı.
Malzemenin kristal yapısı, Stockholm Üniversitesi'ndeki elektron mikroskobuyla doğrulandı; ancak bu doğrulama şimdilik film yüzeyindeki küçük yamalarla sınırlı kaldı. Oluşum sürecinde pek çok aksaklığın karbon atomlarının diamondiyne biçiminde birleşmesini engelleyebildiği belirtildi. Börjesson, her kenarı en az 10 nanometre olan bir hacimde tekrarlayan diamondiyne desenleri elde ettiklerini ve görüntülerin teorik modellerle uyum gösterdiğini aktardı.
Keşif, ekibin metal iyonu kullanılmadan birbirine bağlanan karbon temelli moleküllerden gözenekli malzemeler geliştirme çalışmalarının bir ürünü olarak ortaya çıktı. Kovalent organik çerçeveler adı verilen bu malzemeler, karbon temelli molekülleri metal iyonlarıyla birleştiren ve 2025 Nobel Kimya Ödülü'ne konu olan metal-organik çerçevelerden bu yönüyle ayrılıyor.
Börjesson'un dikkatini diamondiyne'e, bir meslektaşının sözünü ettiği ve kuramsal kimyacıların üretilebilir olması gereken karbon allotroplarını listelediği bir internet sitesi çekti. Dörtyüzlü yapı, ekip tarafından üretilmesinden on yıllar önce teorik olarak tanımlanmıştı. Börjesson, sonuca ulaşmanın çok uzun sürdüğünü ancak başarmaktan büyük memnuniyet duyduklarını dile getirdi.
Uzun süre boyunca bilinen karbon allotropları elmas, grafit ile yapay yollarla üretilen fullerenler, karbon nanotüpler ve grafenden ibaretti. Fulleren ve grafenin geliştirilmesi Nobel ödülleriyle taçlandırılmıştı. Son yıllarda çok sayıda yeni allotrop üretilmesine karşın diamondiyne, bu yeni grubun üç boyutlu yapıya sahip ilk temsilcisi olarak öne çıkıyor.
Ekip bundan sonraki aşamada diamondiyne'in özelliklerini ve olası kullanım alanlarını inceleyecek. Börjesson, gözenekli yapının en ilgi çekici yanlarından birinin, birden fazla diamondiyne yapısının birbirinin boşluklarına geçerek iç içe yerleşebilme potansiyeli olduğunu söyledi.
