Карбин: новый самый прочный материал в мире?

16 Октября 2013 в 18:15, Николай Хижняк 5 028 просмотров 9

carbyne

Научные сотрудники из Университета Райса, используя компьютерное моделирование выяснили, что карбин, состоящий из расположенных параллельно друг другу цепочек атомов углерода, в два раза прочнее углеродных нанотрубок и в три раза тверже, чем алмаз. Если их исследования действительно верны и в будущем люди смогут справиться с проблемами производства этого материала, то карбин может оказаться невероятно полезным элементом для очень широкого спектра применения.

Почему углерод является таким особенным элементом? Если вспомнить школьную программу по химии, то одной из причин является то, что он обладает способностью легко образовывать химические связи совершенно разных типов и может обладать разнообразным набором физических свойств. Суть в том, что даже просто «играя» с атомами углерода, в конечном итоге на выходе могут получиться самые различные вещества, начиная от графита и заканчивая алмазами. А относительно недавно ученые искусственно создали на основе углерода такие вещества, как фуллерен (бакибол), графен или все те же углеродные нанотрубки.

Все эти искусственно созданные формы углерода обладают порой невероятными свойствами прочности и открывают дорогу для их применения в самых различных сферах, включая следующее поколение электроники. Вот почему ученые всячески стараются проводить новые исследования и опыты, чтобы в конечном итоге найти еще более превосходные (уже от найденных) свойства этих веществ.

Одним из таких веществ может оказаться карбин, еще одна аллотропная форма углерода, которая представляет из себя линейную цепочку из одинарных или тройных атомных связей. Будучи цепочкой толщиной всего в один атом, а не слоем (как графен) или не в виде полой трубки (как углеродные нанотрубки), карбин можно считать действительно одномерной формой углерода. Ученые долгое время считали, что за счет своей одномерности карбин обладает невероятными механическими и электрическими свойствами.

carbyne-0

Нанонити или наностержни из карбина, цепочек атомов углерода, могут стать прочнее графена или даже алмаза, если, конечно, ученые найдут способ их производства

Борис Якобсон, физик-теоретик из Университета Райса, и его команда исследователей на основе ранее полученной информации и путем компьютерной симуляции поставили цель описать больше химических свойств карбина. Убедившись в стабильности карбина при комнатной температуре, ученые решили пойти дальше и выяснить, что на самом деле наделяет карбин такими удивительными свойствами, какими он на самом деле обладает.

В рамках его механических свойств или прочности, а также способности к растягиванию ученые пришли к выводу, что он в два раза прочнее графена, в три раза прочнее алмаза. При этом его прочность можно изменять путем присоединения правильных молекул в конце каждой углеродной цепи.

По мнению Якобсона, карбин, помимо прочего, действительно обладает некоторыми очень интересными и порою даже уникальными электрическими свойствами. Установленные на каждый конец цепи молекулы делают его пригодным для хранения энергии. При этом повысив пропускную способность энергетической щели, важного свойства, которое позволяет определить электропроводность, с 3.2 до 4,4 эВ, путем простого растягивания материала всего на 10 процентов и завернув его на 90 градусов, карбин превращается в магнитный полупроводник.

Если вышеописанные результаты действительно имеют место быть, то однажды такая податливость карбина сможет открыть для нас новые возможности в самых различных областях — начиная от производства наноэлектроники и спинтроники (квантовая электроника) и заканчивая производством очень производительных механических компонентов.

Однако, к сожалению, простое знание свойств карбина пока не открывает дверей к его использованию. Дело в том, что карбин очень редок. Его можно обнаружить в межзвездной пыли или в очень сжатом графите. Его очень сложно создать в лабораторных условиях. Ученые, проводившие последние эксперименты, смогли создать всего лишь небольшую цепочку карбина из 44 атомов. Но исследования, подобные этому, однажды могут привести к появлению более простого и дешевого способа массового производства более длинных цепей этого материала.

Якобсон и его коллеги говорят, что в настоящий момент собираются более пристально изучить свойства проводимости карбина. Особенно их интересует вопрос связи между закручиванием материала и его электронной щели. Кроме того, они хотят посмотреть, содержит ли периодическая система элемент, который при правильных манипуляциях над ним позволит создать ученым похожие одномерные цепочки.

Карбин: новый самый прочный материал в мире?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

9 комментариев

  1. Archer

    Если такую нитку из карбина продать в иголку, то ушко она спокойно разрежет, как впрочем и пальчики швеи.

    • Taras-proger

      Каким боком факт продажи к разрезанию? И кто будет покапать в иголке?

  2. Megotrend

    Не вижу сложностей в производстве, но кто готов заплатить миллион за пару десятков километров нитки, весом около 10 миллиграмм.

    • Taras-proger

      Уж или нет сложностей в производстве, или жалкая пара десятков км будет стоить целый миллион.

  3. Taras-proger

    НЕТ такого элемента.

  4. Taras-proger

    Играющие с атомом углерода вещества - это шедевр.

  5. Taras-proger

    ". Будучи цепочкой толщиной всего в один атом, а не слоем (как графен) или не в виде полой трубки (как углеродные нанотрубки), карбин можно считать действительно одномерной формой углерода. " Сам понял?

  6. Taras-proger

    Что нибудь одно: или прочнее графена, или всего в три раза прочнее алмаза.

  7. Taras-proger

    Карбин, сам себя заворачивающий за угол - это ещё один шедевр. И пропускная способность в электронвольтах не измеряется.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.