Carbin - kaboni moja-dimensional
Kama jarida la Nature Materials liliripoti mnamo Oktoba 2016, wanasayansi kutoka Kitivo cha Fizikia katika Chuo Kikuu cha Vienna wameweza kutafuta njia ya kufanya carbine imara, i.e. Kaboni yenye mwelekeo mmoja, ambayo inachukuliwa kuwa na nguvu zaidi kuliko graphene (kaboni ya pande mbili).
Bado inachukuliwa kama tumaini kubwa na kiashiria cha mapinduzi ya nyenzo, hata kabla ya kuwa ukweli katika teknolojia, graphene inaweza kuwa tayari imetolewa na binamu yake aliye na kaboni - Carbin. Mahesabu yalionyesha kuwa nguvu ya mkazo ya carbyne ni ya juu mara mbili kuliko ile ya graphene, wakati ugumu wake wa mkazo unabaki mara tatu zaidi kuliko ule wa almasi. Carbyne ni (kinadharia) imara kwenye joto la kawaida, na wakati nyuzi zake zimehifadhiwa pamoja, zinaingiliana kwa njia inayotabirika.
Hii ni aina ya allotropiki ya kaboni yenye muundo wa polyalkyne (C≡C)n, ambayo atomi huunda minyororo mirefu yenye vifungo vya moja na tatu vinavyopishana au vifungo viwili vilivyokusanywa. Mfumo kama huo unaitwa muundo wa mwelekeo mmoja (1D) kwa sababu hakuna kitu kingine chochote kilichounganishwa kwenye filamenti yenye unene wa atomi. Muundo wa graphene unabaki kuwa wa pande mbili, kwani ni ndefu na pana, lakini karatasi ni nene ya atomi moja tu. Utafiti uliofanywa hadi sasa unapendekeza kwamba aina kali zaidi ya carabiner itajumuisha nyuzi mbili zilizounganishwa na kila mmoja (1).
Hadi hivi karibuni, kidogo ilikuwa inajulikana kuhusu carbine. Wanaastronomia wanasema iligunduliwa kwa mara ya kwanza kwenye vimondo na vumbi kati ya nyota.
Mingji Liu na timu katika Chuo Kikuu cha Rice wamekokotoa sifa za kinadharia za carbine ambayo inaweza kusaidia katika utafiti wa majaribio. Watafiti waliwasilisha uchanganuzi unaozingatia vipimo vya nguvu ya mkazo, nguvu ya kunyumbulika, na ubadilikaji wa msokoto. Walihesabu kuwa nguvu mahususi ya kabuni (yaani uwiano wa nguvu na uzito) iko katika kiwango ambacho hakijawahi kushuhudiwa (6,0-7,5×107 N∙m/kg) ikilinganishwa na graphene (4,7-5,5. 107×4,3 N∙m/kg), carbon nanotubes (5,0-107×2,5 N∙m/kg) na almasi (6,5-107×10 N∙m/kg). Kuvunja dhamana moja katika mlolongo wa atomi kunahitaji nguvu ya takriban 14 nN. Urefu wa mnyororo kwenye joto la kawaida ni karibu XNUMX nm.
Kwa kuongeza kikundi cha kazi CH2 mwisho wa mnyororo wa carbine unaweza kusokotwa kama uzi wa DNA. Kwa "kupamba" minyororo ya carabiner na molekuli mbalimbali, mali nyingine zinaweza kubadilishwa. Kuongezwa kwa atomi fulani za kalsiamu ambazo hufungamana na atomi za hidrojeni zitasababisha sponji ya hifadhi ya hidrojeni yenye msongamano mkubwa.
Mali ya kuvutia ya nyenzo mpya ni uwezo wa kuunda vifungo na minyororo ya upande. Mchakato wa kuunda na kuvunja vifungo hivi vinaweza kutumika kuhifadhi na kutolewa nishati. Kwa hivyo, carabiner inaweza kutumika kama nyenzo nzuri sana ya kuhifadhi nishati, kwani molekuli zake ni atomi moja ya kipenyo, na nguvu ya nyenzo inamaanisha kuwa itawezekana kuunda na kuvunja vifungo mara kwa mara bila hatari ya kuvunja. molekuli yenyewe huvunjika.
Kila kitu kinaonyesha kuwa kunyoosha au kupotosha carabiner hubadilisha mali zake za umeme. Wananadharia hata walipendekeza kuweka "hushughulikia" maalum kwenye mwisho wa molekuli, ambayo ingeweza kukuwezesha kubadilisha haraka na kwa urahisi conductivity au pengo la bendi ya carbyne.
2. Mlolongo wa carabiners ndani ya muundo wa graphene
Kwa bahati mbaya, mali zote zinazojulikana na bado hazijagunduliwa za carbine zitabaki tu nadharia nzuri ikiwa hatuwezi kuzalisha nyenzo kwa bei nafuu na kwa kiasi kikubwa. Maabara zingine za utafiti zimeripoti kuandaa carbine, lakini nyenzo zimethibitisha kutokuwa thabiti. Wanakemia wengine pia wanaamini kwamba ikiwa tutaunganisha nyuzi mbili za carabiner, kutakuwa na mlipuko huo. Mnamo Aprili mwaka huu, kulikuwa na ripoti za maendeleo ya carabiner imara kwa namna ya nyuzi ndani ya "kuta" za muundo wa graphene (2).
Labda mbinu ya Chuo Kikuu cha Vienna iliyotajwa mwanzoni ni mafanikio. Tunapaswa kujua hivi karibuni.
