Carabină - carbon unidimensional
După cum a raportat revista Nature Materials în octombrie 2016, oamenii de știință de la Facultatea de Fizică a Universității din Viena au reușit să găsească o modalitate de a face o carabină stabilă, de exemplu. Carbonul unidimensional, care este considerat a fi chiar mai puternic decât grafenul (carbonul bidimensional).
Încă considerat o mare speranță și un prevestitor al revoluției materiale, chiar înainte ca aceasta să devină o realitate în tehnologie, grafenul ar putea fi deja detronat de vărul său pe bază de carbon - carabină. Calculele au arătat că rezistența la tracțiune a carbinei este de două ori mai mare decât cea a grafenului, în timp ce rigiditatea sa la tracțiune rămâne de trei ori mai mare decât cea a diamantului. Carbyne este (teoretic) stabil la temperatura camerei, iar când firele sale sunt stocate împreună, se intersectează într-un mod previzibil.
Aceasta este o formă alotropă de carbon cu o structură polialchină (C≡C)n, în care atomii formează lanțuri lungi cu legături simple și triple alternative sau legături duble acumulate. Un astfel de sistem se numește o structură unidimensională (1D) deoarece nimic altceva nu este atașat la filamentul gros de un atom. Structura grafenului rămâne bidimensională, deoarece este lungă și largă, dar foaia are o grosime de doar un atom. Cercetările făcute până acum sugerează că cea mai puternică formă de carabinier ar fi două fire împletite între ele (1).
Până de curând, se știa puțin despre carabină. Astronomii spun că a fost detectat pentru prima dată în meteoriți și în praful interstelar.
Mingji Liu și o echipă de la Universitatea Rice au calculat proprietățile teoretice ale carabinei, care pot ajuta la cercetarea empirică. Cercetătorii au prezentat o analiză ținând cont de teste pentru rezistența la tracțiune, rezistența la încovoiere și deformarea la torsiune. Ei au calculat că rezistența specifică a carabinei (adică raportul rezistență la greutate) este la un nivel fără precedent (6,0-7,5 × 107 N∙m/kg) în comparație cu grafenul (4,7-5,5, 107 × 4,3 N∙m/kg), nanotuburi de carbon (5,0-107×2,5 N∙m/kg) și diamant (6,5-107×10 N∙m/kg). Ruperea unei singure legături într-un lanț de atomi necesită o forță de aproximativ 14 nN. Lungimea lanțului la temperatura camerei este de aproximativ XNUMX nm.
Prin adăugarea grupa functionala CH2 capătul lanțului carabinei poate fi răsucit ca un fir de ADN. Prin „decorarea” lanțurilor de carabinere cu diverse molecule, alte proprietăți pot fi modificate. Adăugarea anumitor atomi de calciu care se leagă de atomii de hidrogen va avea ca rezultat un burete de stocare a hidrogenului de înaltă densitate.
O proprietate interesantă a noului material este capacitatea de a forma legături cu lanțurile laterale. Procesul de formare și rupere a acestor legături poate fi folosit pentru a stoca și elibera energie. Astfel, o carabină poate servi ca un material de stocare a energiei foarte eficient, deoarece moleculele sale au un atom în diametru, iar rezistența materialului înseamnă că va fi posibil să se formeze și să rupă în mod repetat legături fără riscul de rupere. molecula în sine se descompune.
Totul indică faptul că întinderea sau răsucirea carabinierei îi schimbă proprietățile electrice. Teoreticienii chiar au sugerat plasarea unor „mânere” speciale la capetele moleculei, ceea ce vă va permite să schimbați rapid și ușor conductibilitatea sau banda interzisă a carbinei.
2. Un lanț de carabiniere în interiorul unei structuri de grafen
Din păcate, toate proprietățile cunoscute și încă nedescoperite ale carabinei vor rămâne doar o teorie frumoasă dacă nu putem produce materialul ieftin și în cantități mari. Unele laboratoare de cercetare au raportat pregătirea unei carabine, dar materialul s-a dovedit extrem de instabil. Unii chimiști cred, de asemenea, că dacă conectăm două fire ale unei carabiniere, va exista взрыв. În luna aprilie a acestui an, au existat rapoarte privind dezvoltarea unei carabineri stabile sub formă de fire în interiorul „pereților” structurii de grafen (2).
Poate că metodologia Universității din Viena menționată la început este o descoperire. Ar trebui să aflăm curând.
