Карбин - карбон якченака
Тавре ки маҷаллаи Nature Materials моҳи октябри соли 2016 хабар дод, олимони факултети физикаи Донишгоҳи Вена тавонистанд роҳи сохтани карабини устуворро пайдо кунанд, яъне. Карбони якченака, ки ҳатто аз графен (карбон дученака) пурқувваттар ҳисобида мешавад.
Ҳанӯз ҳамчун умеди бузург ва муждадиҳандаи инқилоби моддӣ, ҳатто пеш аз он ки он дар технология ба воқеият табдил ёбад, графен метавонад аз ҷониби ҷияни дар асоси карбон асосёфтаи худ аз тахт сарнагун карда шавад - Карабин. Ҳисобкуниҳо нишон доданд, ки қувваи кашиши карбин нисбат ба графен ду маротиба зиёдтар аст, дар ҳоле ки устувории кашиши он нисбат ба алмос се маротиба зиёдтар аст. Карбин дар ҳарорати хонагӣ (аз ҷиҳати назариявӣ) устувор аст ва вақте ки риштаҳои он якҷоя нигоҳ дошта мешаванд, онҳо ба таври пешгӯишаванда бурида мешаванд.
Ин як шакли аллотропии карбон бо сохтори полиалкинӣ (C≡C)n мебошад, ки дар он атомҳо занҷирҳои дарозро бо пайвандҳои якхела ва сегона ё пайвандҳои дугонаи ҷамъшуда ташкил медиҳанд. Чунин системаро сохтори якченака (1D) меноманд, зеро ба риштаи ғафси якатомӣ ҳеҷ чизи дигар пайваст нашудааст. Сохтори графен ду андоза боқӣ мемонад, зеро он дароз ва васеъ аст, аммо варақ танҳо як атом ғафсӣ аст. Тадқиқотҳое, ки то ҳол анҷом дода шудаанд, нишон медиҳанд, ки қавитарин шакли карабинер ду риштаи бо ҳам пайвастшуда хоҳад буд (1).
То вактхои охир дар бораи карабин кам маълум буд. Астрономҳо мегӯянд, ки он бори аввал дар метеоритҳо ва чанги байниситоравӣ ошкор шудааст.
Минҷи Лю ва як гурӯҳ дар Донишгоҳи Райс хосиятҳои назариявии карабинро ҳисоб карданд, ки метавонад дар таҳқиқоти эмпирикӣ кӯмак кунад. Муҳаққиқон таҳлилеро пешниҳод карданд, ки бо назардошти санҷишҳои қувваи кашиш, қувват ва деформатсияи чархиш. Онҳо ҳисоб карданд, ки қувваи хоси карбин (яъне қувват ба таносуби вазн) дар муқоиса бо графен (6,0-7,5, 107×4,7 Н∙м/кг) дар сатҳи бесобиқа (5,5-107×4,3 Н∙м/кг) аст. нанотубаҳои карбон (5,0-107×2,5 Н∙м/кг) ва алмос (6,5-107×10 Н∙м/кг). Барои шикастани пайванди ягона дар занҷири атомҳо қувваи тақрибан 14 нН лозим аст. Дарозии занҷир дар ҳарорати хонагӣ тақрибан XNUMX нм аст.
Бо илова гурӯҳи функсионалии CH2 охири занҷири карабин метавонад мисли риштаи ДНК печида шавад. Занҷирҳои карабинро бо молекулаҳои гуногун «ороиш» карда, дигар хусусиятҳоро тағир додан мумкин аст. Илова кардани баъзе атомҳои калсий, ки бо атомҳои гидроген пайваст мешаванд, ба исфанҷҳои нигоҳдории гидрогени зичии баланд оварда мерасонад.
Хусусияти ҷолиби маводи нав қобилияти ба вуҷуд овардани пайвандҳо бо занҷирҳои паҳлӯ мебошад. Раванди ташаккул ва шикастани ин пайвандҳоро барои нигоҳдорӣ ва озод кардани энергия истифода бурдан мумкин аст. Ҳамин тариқ, карабин метавонад ҳамчун маводи хеле самараноки нигоҳдории энергия хидмат кунад, зеро молекулаҳои он як атом дар диаметри доранд ва мустаҳкамии мавод маънои онро дорад, ки пайвастагиҳоро бидуни хатари шикастан такроран ташкил кардан ва шикастан мумкин аст. худи молекула вайрон мешавад.
Хама чиз шаходат медихад, ки дароз кардан ё печонидани карабин хосиятхои электрикии онро тагьир медихад. Назариячиён хатто таклиф карданд, ки дар нугхои молекула «дастакхо»-и махсус гузошта шаванд, ки ин ба шумо имкон медидад, ки гузаронандагй ё фосилаи банди карбинро зуд ва ба осонй тагйир дихед.
2. Занҷири карабинҳо дар дохили сохтори графен
Мутаассифона, тамоми хосиятхои маълум ва хануз кашфнашудаи карабин танхо назарияи зебо мемонанд, агар мо масолехро арзон ва ба микдори зиёд истехсол карда натавонем. Баъзе лабораторияҳои тадқиқотӣ дар бораи омода кардани карабин гузориш доданд, аммо мавод хеле ноустувор аст. Баъзе химикхо низ чунин мешуморанд, ки агар мо ду тори карабинро пайваст кунем, пайдо мешавад таркиш. Дар моҳи апрели соли ҷорӣ гузоришҳо дар бораи таҳияи карабини устувор дар шакли риштаҳо дар дохили "деворҳо" -и сохтори графен (2) пайдо шуданд.
Шояд методологияи Донишгоҳи Вена, ки дар оғоз зикр шуд, як пешрафт бошад. Мо бояд ба зудӣ фаҳмем.
