Grafeen kun je ook opbouwen uit vijfhoekjes in plaats van zeshoekjes. In de praktijk is het nog niet gelukt maar als je het eenmaal hebt zou het in theorie behoorlijk stabiel moeten zijn, melden Amerikaanse en Chinese onderzoekers in PNAS.

Het patroon dat Puru Jena en collega’s hebben doorgerekend staat bij wiskundigen bekend als ‘Cairo pentagonal tiling’traditioneel bestratingspatroon te zijn. Mede-auteur Qian Wang liet zich inspireren door een foto. De vijfhoekjes zijn enigszins onregelmatig, met één zijde die korter is dan de andere vier, en alleen daardoor kun je er een plat vlak mee vullen.

Als je zo’n onregelmatige vijfhoek maakt van koolstofatomen, betekent dat automatisch dat je spanningen in de structuur bouwt. Vandaar dat het ‘pentagrafeen’ hooguit metastabiel kan zijn; in gewoon zeshoekjesgrafeen zitten die spanningen immers niet. Maar de computerberekeningen suggereren dat de temperatuur, waarbij pentagrafeen daadwerkelijk overgaat in en stabielere structuur, ergens boven de 1.000 Kelvin moet liggen.

Volgens diezelfde computerberekeningen is pentagrafeen mechanisch gewoon stabiel: als je het vervormt gaat het niet snel kapot. Bovendien voorspellen ze een negatieve Poissonverhouding, een zeldzaam verschijnsel dat inhoudt dat een velletje breder wordt wanneer je het oprekt.

Koolstofnanobuisjes moet je er ook van kunnen rollen, en de berekeningen voorspellen dat die ‘pentatubes’ halfgeleiders zijn met interessante eigenschappen voor nano-elektronica.

Zoals gezegd is nog onduidelijk hoe je dit pentagrafeen moet synthetiseren. De auteurs gokken er op dat je het kunt afpellen van zogeheten T12-koolstof, net zoals je ‘gewoon’ grafeen kunt afpellen van grafiet.

Alleen is er een klein probleempje met die exotische T12-koolstofallotroop, waarover Puru Jena en collega’s anderhalf jaar geleden voor het eerst in PNAS publiceerden: het is óók nog niet meer dan een computervoorspelling.

bron: PNAS, Virginia Commonwealth University