دی اکسید کربن یک گاز مولکولی در شرایط محیطی و یکی از اجزای مهم جو زمین است. همچنین یک جزء محتمل در گوشته زمین است و نقش مهمی در چرخه زندگی ایفا می کند. اما در فشار بالا، دی اکسید کربن می تواند به جامد تبدیل شود.
شکل رایج حالت جامد شناخته شده دی اکسید کربن به اصطلاح "یخ خشک" است که یک کریستال مولکولی است و کاربردهای مهم زیادی دارد، به عنوان مثال. تولید و نگهداری مواد غذایی، مه مصنوعی در تئاتر و بارندگی مصنوعی و غیره.
حتی جالب تر، با افزایش فشار و تغییر دما، برهمکنش های درون و بین مولکولی دی اکسید کربن به طور چشمگیری تغییر می کند و این منجر به ساختارهای کریستالی مختلف در فازهای متراکم پلیمری با خواص فیزیکی جالب می شود، مانند "فوق العاده" -سختی".بنابراین دی اکسید کربن در دهه گذشته به یک موضوع بسیار داغ در علم تبدیل شده است.
اخیراً، یک مطالعه مشترک بین گروه های تحقیقاتی در کانادا، آلمان، اسلواکی، ایتالیا و ایالات متحده آمریکا پیشرفت هایی را در مورد این ترکیب بسیار علاقه مند به دست آورد. با استفاده از یک روش شبیه‌سازی مبتنی بر کامپیوتر جدید به نام متادینامیک همراه با محاسبات مکانیکی کوانتومی دقیق، آنها دریافتند که یک جامد مولکولی به نام CO2-II با فشار 60 گیگا پاسکال به ساختار پلیمری لایه‌ای منتقل می‌شود. (1 گیگا پاسکال تقریباً 10000 اتمسفر است) و دما در 600 کلوین. بر اساس تطابق خوب بین طیف‌های رامان محاسبه‌شده و الگوهای پراش پرتو ایکس و مقادیر تجربی قبلی، تفسیر جدیدی از یک نتیجه آزمایشی قبلی ارائه شده است.
یک فاز متراکم VI که اخیراً در آزمایش یافت شده است، که فرض می شود ساختار شبه استیشوویت نامنظم است، در عوض به عنوان نتیجه یک تبدیل ناقص از فاز مولکولی به ساختار پلیمری لایه ای نهایی تفسیر می شود.علاوه بر این، پیش‌بینی می‌شود که یک CO2 مشابه α-کریستوبالیت جدید که در دی‌اکسید سیلیکون یافت می‌شود، از CO2-III از طریق یک ساختار میانی در 80 گیگا پاسکال و دمای کمتر از دمای اتاق. نقص در کریستال‌ها با دما افزایش می‌یابد و CO2 زمانی که دما بالاتر از دمای اتاق است، مطابق با آزمایش‌های قبلی، به شکل آمورف تبدیل می‌شود.
این نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی‌های کاملاً دینامیکی، مکانیسم‌های تبدیل میکروسکوپی ناشناخته را نشان می‌دهند، و تبدیل از یک جامد مولکولی را نشان می‌دهند که تنها با پیوند درون مولکولی به یک ساختار پلیمریزه شده مشخص می‌شود. این دگرگونی در فشارهایی در محدوده موجود در گوشته زمین اتفاق می‌افتد، جایی که تصور می‌شود مقدار قابل‌توجهی از کربن اکسید شده، چه به شکل کربنات‌ها و چه به صورت سیال، وجود دارد. تغییرات بزرگ و ناگهانی در خواص پیوند CO2 گزارش شده در اینجا به ناپیوستگی های احتمالی در شیمی کربن گوشته اشاره دارد.
مقاله آنها توسط دکتر جیان سان و همکاران. به زودی در مجله - Proceedings of the National Academy of Sciences USA منتشر می شود.
