Karbin - bir ölçülü karbon

Nature Materials jurnalının 2016-cı ilin oktyabrında bildirdiyi kimi, Vyana Universitetinin Fizika fakültəsinin alimləri sabit bir karabin hazırlamaq üçün bir yol tapmağa müvəffəq oldular, yəni. Qrafendən (iki ölçülü karbon) daha güclü hesab edilən bir ölçülü karbon.

Hələ də böyük ümid və maddi inqilabın xəbərçisi hesab edilən, hətta texnologiyada reallığa çevrilməmişdən əvvəl, qrafen karbon əsaslı qohumu tərəfindən taxtdan endirə bilər - Karbin. Hesablamalar göstərdi ki, karbinin dartılma gücü qrafeninkindən iki dəfə, dartma sərtliyi isə almazdan üç dəfə yüksək olaraq qalır. Carbyne (nəzəri cəhətdən) otaq temperaturunda sabitdir və onun ipləri bir yerdə saxlanıldıqda, onlar proqnozlaşdırıla bilən şəkildə kəsişirlər.

Bu, polialkin (C≡C)n strukturlu karbonun allotropik formasıdır, burada atomlar bir-birini əvəz edən tək və üçlü bağlar və ya yığılmış ikiqat bağlarla uzun zəncirlər əmələ gətirir. Belə bir sistem bir ölçülü (1D) quruluş adlanır, çünki bir atom qalınlığında filamentə başqa heç bir şey bağlanmır. Qrafenin strukturu uzun və geniş olduğu üçün ikiölçülü olaraq qalır, lakin təbəqə yalnız bir atom qalınlığındadır. İndiyə qədər aparılan araşdırmalar onu deməyə əsas verir ki, karabinerin ən güclü forması bir-biri ilə iç-içə olan iki sapdan ibarət olacaq (1).

Son vaxtlara qədər karbin haqqında çox az şey məlum idi. Astronomlar bunun ilk dəfə meteoritlərdə və ulduzlararası tozda aşkar edildiyini deyirlər.

Mingji Liu və Rays Universitetinin komandası empirik tədqiqatlarda kömək edə biləcək karabinin nəzəri xüsusiyyətlərini hesablayıblar. Tədqiqatçılar gərginlik, əyilmə gücü və burulma deformasiyası üçün testləri nəzərə alaraq təhlil təqdim etdilər. Onlar hesablamışlar ki, karbinin xüsusi gücü (yəni gücə çəki nisbəti) qrafenlə (6,0-7,5, 107×4,7 N∙m/kq) müqayisədə misli görünməmiş səviyyədədir (5,5-107×4,3 N∙m/kq), karbon nanoborular (5,0-107×2,5 N∙m/kq) və almaz (6,5-107×10 N∙m/kq). Atom zəncirində tək bir əlaqəni qırmaq üçün təxminən 14 nN qüvvə lazımdır. Otaq temperaturunda zəncirin uzunluğu təxminən XNUMX nm-dir.

Əlavə olunur funksional qrup CH2 karabin zəncirinin ucu DNT zəncirinin ucu kimi bükülə bilər. Karabiner zəncirlərini müxtəlif molekullarla “bəzəməklə” digər xassələri dəyişdirmək olar. Hidrogen atomları ilə birləşən müəyyən kalsium atomlarının əlavə edilməsi yüksək sıxlıqlı hidrogen saxlama süngəri ilə nəticələnəcəkdir.

Yeni materialın maraqlı bir xüsusiyyəti yan zəncirlərlə bağlar yaratmaq qabiliyyətidir. Bu bağların əmələ gəlməsi və qırılması prosesi enerji saxlamaq və buraxmaq üçün istifadə edilə bilər. Beləliklə, bir karabiner çox səmərəli enerji saxlama materialı kimi xidmət edə bilər, çünki onun molekulları diametri bir atomdur və materialın gücü o deməkdir ki, qırılma riski olmadan dəfələrlə bağlar yaratmaq və qırmaq mümkün olacaq. molekulun özü parçalanır.

Hər şey göstərir ki, karabinerin uzanması və ya bükülməsi onun elektrik xüsusiyyətlərini dəyişir. Nəzəriyyəçilər hətta molekulun uclarına xüsusi "tutacaqlar" yerləşdirməyi təklif etdilər ki, bu da karbinin keçiriciliyini və ya bant boşluğunu tez və asanlıqla dəyişməyə imkan verəcəkdir.

2. Qrafen strukturunun içərisində karabinlər zənciri

Təəssüf ki, materialı ucuz və böyük miqdarda istehsal edə bilməsək, karabinin bütün məlum və hələ kəşf edilməmiş xüsusiyyətləri yalnız gözəl bir nəzəriyyə olaraq qalacaqdır. Bəzi tədqiqat laboratoriyaları bir karabin hazırladığını bildirdi, lakin materialın olduqca qeyri-sabit olduğu sübut edildi. Bəzi kimyaçılar da inanırlar ki, əgər biz karabinerin iki telini birləşdirsək, olacaq partlayış. Bu ilin aprelində qrafen strukturunun “divarları” içərisində saplar şəklində sabit karabinerin inkişafı barədə məlumatlar yayılmışdı (2).

Bəlkə də əvvəldə qeyd olunan Vyana Universitetinin metodologiyası bir irəliləyişdir. Tezliklə öyrənməliyik.