Профессор Корнелльского университета Эммануэль Джианнелис совместно с постдокторантом Николаосом Чалмпесом разработали технологию синтеза материала на основе углерода с рекордными показателями поверхностной площади. Им удалось получить вещество с площадью поверхности в 4800 кв. м на один грамм массы. Это значит, что в одной чайной ложке этого вещества скрыто пространство целого футбольного поля.
Секрет успеха в использовании гиперголических реакций, которые протекают при смешивании двух веществ с огромным выделением энергии. Ранее их применяли в ракетных двигателях, но Чалмпес подметил, что из-за высокой скорости таких реакций их можно использовать для создания новых материалов. При обычном быстром нагреве система успевает стабилизироваться и перейти в низкоэнергетическое состояние, но гиперголическая реакция позволяет «поймать» ее в промежуточном положении, которого невозможно достичь иным способом.
В ходе экспериментов исследователи получили углеродные трубки с высокой концентрацией колец, которые состояли из 5 атомов, вместо привычных 6. Это изменило связи между ними и увеличило прочность структуры. Затем ученые промыли материал гидроксидом калия, который удалил нестабильные фрагменты, что привело к образованию множества микроскопических пор.
Новый материал – прекрасный абсорбент, он поглощает углекислый газ в объеме 99 % своей емкости всего за 2 минуты. Если оценивать его как основу для перспективного накопителя энергии, то его объемная плотность составит 60 ватт-часов на литр вещества, что вчетверо выше лучших мировых показателей. И, по словам ученых, это лишь начало – они планируют создать материалы с еще более выдающимися свойствами.