Karbin - bir o'lchovli uglerod
Nature Materials jurnali 2016-yil oktabr oyida xabar berganidek, Vena universitetining fizika fakulteti olimlari barqaror karabin yasash yo‘lini topishga muvaffaq bo‘lishdi, ya’ni. Grafendan (ikki o'lchovli uglerod) kuchliroq deb hisoblangan bir o'lchovli uglerod.
Hali ham moddiy inqilobning katta umidi va xabarchisi sifatida qabul qilingan, hatto texnologiyada haqiqat bo'lishidan oldin, grafen uglerodga asoslangan qarindoshi tomonidan allaqachon taxtdan ag'darilgan bo'lishi mumkin - Karbin. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, karbinning valentlik kuchi grafennikidan ikki baravar yuqori, uning tortishish qattiqligi esa olmosnikidan uch baravar yuqori. Karbin (nazariy jihatdan) xona haroratida barqaror bo'lib, uning iplari birgalikda saqlanganida, ular oldindan taxmin qilinadigan tarzda kesishadi.
Bu polialkin (C≡C)n tuzilishga ega bo'lgan uglerodning allotropik shakli bo'lib, unda atomlar o'zgaruvchan bir va uch bog'lanish yoki to'plangan qo'sh bog'lanishli uzun zanjirlar hosil qiladi. Bunday tizim bir o'lchovli (1D) struktura deb ataladi, chunki bir atom qalinlikdagi filamentga boshqa hech narsa biriktirilmaydi. Grafenning tuzilishi ikki o'lchovli bo'lib qoladi, chunki u uzun va kengdir, ammo varaqning qalinligi faqat bir atomdir. Hozirgacha olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, karabinerning eng kuchli shakli bir-biriga bog'langan ikkita ip bo'ladi (1).
Yaqin vaqtgacha karbin haqida kam narsa ma'lum edi. Astronomlarning aytishicha, u birinchi marta meteoritlar va yulduzlararo changlarda aniqlangan.
Mingji Liu va Rays universiteti jamoasi empirik tadqiqotlarda yordam beradigan karbinning nazariy xususiyatlarini hisoblab chiqdi. Tadqiqotchilar kuchlanish, egilish kuchi va burilish deformatsiyasi uchun sinovlarni hisobga olgan holda tahlilni taqdim etdilar. Ular karbinning o'ziga xos kuchi (ya'ni, kuchning vaznga nisbati) grafenga (6,0-7,5, 107 × 4,7 N∙m/kg) nisbatan misli ko'rilmagan darajada (5,5-107 × 4,3 N∙m/kg) ekanligini hisoblab chiqdilar. uglerod nanotubalari (5,0-107×2,5 N∙m/kg) va olmos (6,5-107×10 N∙m/kg). Atomlar zanjiridagi bitta bog'lanishni uzish uchun taxminan 14 nN kuch kerak bo'ladi. Xona haroratida zanjir uzunligi taxminan XNUMX nm.
Qo'shish orqali CH2 funktsional guruhi karbin zanjirining oxiri DNK zanjiri kabi buralishi mumkin. Karabiner zanjirlarini turli molekulalar bilan "bezatish" orqali boshqa xususiyatlarni o'zgartirish mumkin. Vodorod atomlari bilan bog'laydigan ma'lum kaltsiy atomlarining qo'shilishi yuqori zichlikdagi vodorod saqlash shimgichiga olib keladi.
Yangi materialning qiziqarli xususiyati yon zanjirlar bilan bog'lanish qobiliyatidir. Ushbu aloqalarni shakllantirish va uzish jarayoni energiyani saqlash va chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Shunday qilib, karabiner juda samarali energiya saqlash materiali bo'lib xizmat qilishi mumkin, chunki uning molekulalari diametri bitta atomdir va materialning mustahkamligi, uzilish xavfisiz qayta-qayta aloqalarni hosil qilish va uzish mumkinligini anglatadi. molekulaning o'zi parchalanadi.
Hamma narsa shuni ko'rsatadiki, karabinerni cho'zish yoki burish uning elektr xususiyatlarini o'zgartiradi. Nazariychilar hatto molekulaning uchlarida karbinning o'tkazuvchanligini yoki tarmoqli bo'shlig'ini tez va oson o'zgartirishga imkon beradigan maxsus "tutqichlar" ni joylashtirishni taklif qilishdi.
2. Grafen strukturasi ichidagi karabinalar zanjiri
Afsuski, karbinning barcha ma'lum va hali kashf etilmagan xususiyatlari, agar biz materialni arzon va ko'p miqdorda ishlab chiqara olmasak, faqat chiroyli nazariya bo'lib qoladi. Ba'zi tadqiqot laboratoriyalarida karbin tayyorlanayotgani haqida xabar berilgan, ammo material juda beqaror ekanligi isbotlangan. Ba'zi kimyogarlar, agar biz karabinerning ikkita ipini bog'lasak, u ham bo'ladi, deb hisoblashadi portlash sodir bo'ldi. Joriy yilning aprel oyida grafen strukturasining "devorlari" ichidagi iplar ko'rinishidagi barqaror karabiner ishlab chiqilgani haqida xabarlar paydo bo'ldi (2).
Ehtimol, boshida aytib o'tilgan Vena universiteti metodologiyasi yutuqdir. Tez orada bilib olishimiz kerak.
