Карбин – бір өлшемді көміртек
Nature Materials журналы 2016 жылдың қазан айында хабарлағандай, Вена университетінің физика факультетінің ғалымдары тұрақты карабин жасаудың жолын таба алды, яғни. Бір өлшемді көміртегі, ол графеннен де күшті деп саналады (екі өлшемді көміртек).
Әлі күнге дейін материалдық революцияның үлкен үміті және жаршысы ретінде қарастырылған, ол технологияда шындыққа айналмай тұрып, графенді көміртегі негізіндегі немере ағасы тақтан тайдыруы мүмкін - Carbin. Есептеулер карбиннің созылу беріктігі графеннен екі есе жоғары, ал оның созылу қаттылығы алмазға қарағанда үш есе жоғары екенін көрсетті. Карбин бөлме температурасында (теориялық) тұрақты және оның жіптері бірге сақталған кезде олар болжамды түрде қиылысады.
Бұл полиалкинді (C≡C)n құрылымы бар көміртектің аллотропты түрі, онда атомдар ауыспалы жалғыз және үштік байланыстары немесе жинақталған қос байланыстары бар ұзын тізбектер құрайды. Мұндай жүйе бір өлшемді (1D) құрылым деп аталады, өйткені қалыңдығы бір атомды жіпке басқа ештеңе қосылмайды. Графеннің құрылымы екі өлшемді болып қалады, өйткені ол ұзын және кең, бірақ парақтың қалыңдығы бір атом ғана. Осы уақытқа дейін жүргізілген зерттеулер карабиннің ең күшті түрі бір-бірімен өрілген екі жіптен тұратынын көрсетеді (1).
Соңғы уақытқа дейін карабин туралы аз мәлімет болған. Астрономдардың айтуынша, ол ең алғаш метеориттер мен жұлдыз аралық шаңда анықталған.
Минджи Лю және Райс университетінің командасы эмпирикалық зерттеулерге көмектесетін карабиннің теориялық қасиеттерін есептеді. Зерттеушілер созылу, иілу күші және бұралу деформациясы сынақтарын ескере отырып, талдауды ұсынды. Олар карбиннің меншікті күші (яғни күшке салмақ қатынасы) графенмен (6,0-7,5, 107×4,7 Н∙м/кг) салыстырғанда бұрын-соңды болмаған деңгейде (5,5-107×4,3 Н∙м/кг) екенін есептеді. көміртекті нанотүтіктер (5,0-107×2,5 Н∙м/кг) және алмаз (6,5-107×10 Н∙м/кг). Атомдар тізбегіндегі жалғыз байланысты үзу үшін шамамен 14 нН күш қажет. Бөлме температурасында тізбектің ұзындығы шамамен XNUMX нм.
Қосып қосу CH2 функционалдық тобы карабин тізбегінің соңы ДНҚ тізбегі сияқты бұралуы мүмкін. Карабин тізбектерін әртүрлі молекулалармен «әшекейлеу» арқылы басқа қасиеттерді өзгертуге болады. Сутегі атомдарымен байланысатын кейбір кальций атомдарының қосылуы жоғары тығыздықтағы сутегі сақтау губкасына әкеледі.
Жаңа материалдың қызықты қасиеті - бүйірлік тізбектермен байланыс құру мүмкіндігі. Бұл байланыстарды қалыптастыру және бұзу процесі энергияны сақтау және босату үшін пайдаланылуы мүмкін. Осылайша, карабин өте тиімді энергия сақтау материалы бола алады, өйткені оның молекулалары диаметрі бір атомды құрайды, ал материалдың беріктігі үзілу қаупінсіз байланыстарды қайта-қайта құруға және үзуге болатындығын білдіреді. молекуланың өзі ыдырайды.
Барлығы карабинді созу немесе бұрау оның электрлік қасиеттерін өзгертетінін көрсетеді. Теоретиктер тіпті молекуланың ұштарына арнайы «тұтқаларды» орналастыруды ұсынды, бұл сізге карбиннің өткізгіштігін немесе жолақ аралығын тез және оңай өзгертуге мүмкіндік береді.
2. Графен құрылымының ішіндегі карабиндер тізбегі
Өкінішке орай, егер біз материалды арзан және көп мөлшерде өндіре алмасақ, карабиннің барлық белгілі және әлі ашылмаған қасиеттері әдемі теория болып қала береді. Кейбір зерттеу зертханалары карабин дайындағанын хабарлады, бірақ материал өте тұрақсыз болып шықты. Кейбір химиктер карабиннің екі жіптерін қосатын болсақ, онда болады деп есептейді жарылыс. Ағымдағы жылдың сәуір айында графен құрылымының «қабырғаларының» ішіндегі жіптер түріндегі тұрақты карабиннің дамуы туралы хабарламалар болды (2).
Мүмкін, басында айтылған Вена университетінің әдістемесі серпіліс шығар. Біз тезірек білуіміз керек.
