Odmiana węgla zwana karbinem, jest mocniejsza i sztywniejsza, niż odkryte do tej pory tworzywa. Materiał ten jest około dwa razy bardziej wytrzymały niż grafen i nanorurki węglowe.
Karbin jest łańcuchem atomów węgla połączonych przez podwójne =(C=C)n= lub na przemian pojedyncze i potrójne wiązania −(C≡C−)n. Sprawia to, że jest to prawdziwy materiał jednowymiarowy.
Rys.1 Prawa autorskie: Vasilii Artyukhov/Rice University
Właściwości tworzywa sporządzone przez chemika Yakobsona i jego współpracowników na podstawie obserwacji:
- Wytrzymałość karbinu na rozciąganie przerasta jakiegokolwiek inne znane materiały i jest dwukrotnie większa od najsilniejszej poznanej dotąd struktury,
- Jeśli łańcuch wyposażony jest w molekularne uchwyty na końcach, może być skręcony tak, aby zmienić przerwę energetyczną. Przy dziewięćdziesięciu stopniach obrotu staje się półprzewodnikiem magnetycznym,
- Łańcuch karbinu potrafi przyjmować cząsteczki, które mogą pomoc w magazynowaniu energii,
- Materiał jest stabilny w temperaturze pokojowej.
Naukowiec Yakobson stwierdził, że jest to niezwykły zestaw cech dla prostego łańcucha atomów węgla. „Można patrzeć na to jak na dostatecznie cienką warstwę grafenu, zredukowaną do zaledwie jednego atomu„ powiedział. Stąd materiał może znaleźć zastosowanie w systemach nanomechanicznych, w urządzeniach spinotronicznych, jako czujniki, a także być przydatny do magazynowania energii.
Pierwsze teorie o karbinie pojawiły się w XIX wieku, a zbliżony materiał po raz pierwszy zsyntetyzowano w ZSRR w 1960 roku.
Yakobson powiedział, że naukowcy byli zaskoczeni tym, że przerwa energetyczna w karbinie była tak wrażliwa na skręcanie. Ta cecha może być użyteczna w czujnikach magnetycznych bądź skrętnych.
Kolejnym bardzo interesującym odkryciem było to, że bariera energetyczna utrzymuje atomy sąsiednich łańcuchów karbinu i chroni przed zapadaniem się. Do tej pory literatura wskazywała na to, że karbin to bardzo niestabilny materiał .
Badacze stwierdzili, że atomy węgla mogą pokonać barierę energetyczną w jednym miejscu, ale sztywność łańcucha może zapobiegać ich spotykaniu się w drugim położeniu, przynajmniej w temperaturze pokojowej.
Naukowcy są teraz bardziej rygorystyczni w ustalaniu przewodności karbinu i myślą również o innych pierwiastkach. „Rozmawialiśmy o przejściu przez układ okresowy, aby sprawdzić, czy niektóre z pierwiastków mogą tworzyć łańcuchy jednowymiarowe” podsumował Yakobson.
Dzięki poprzednim badaniom naukowcy wiedzą jak syntetyzować niewielkie ilości karbinu. Jeśli uda się zsyntetyzować go w większych pokładach, to już niedługo będziemy mogli doczekać się wykorzystania niedocenianych dotąd właściwości tego związku.
- Mingjie Liu, Vasilii I. Artyukhov, Hoonkyung Lee, Fangbo Xu, Boris I. Yakobson.Carbyne From First Principles: Chain of C atoms, a Nanorod or a Nanorope.ACS Nano, 2013; 131005100541000 DOI: 1021/nn404177r
- http://www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131009162732.htm
Opracowała: Anna Skorupa
Korekta: Maciej Bielak-Wolanin
