Carbin - eendimensional Kuelestoff
Wéi d'Zäitschrëft Nature Materials am Oktober 2016 gemellt huet, hunn d'Wëssenschaftler vun der Physikfakultéit vun der Universitéit vu Wien et fäerdeg bruecht e Wee ze fannen fir eng stabil Karabiner ze maachen, d.h. Eendimensional Kuelestoff, wat als nach méi staark ugesi gëtt wéi Graphen (zweedimensional Kuelestoff).
Nach ëmmer als eng grouss Hoffnung an Harbinger vun der materieller Revolutioun ugesinn, och ier et eng Realitéit an der Technologie gouf, kann de Graphen scho vu sengem Kuelestoff-baséierte Cousin dethronéiert ginn - Karabiner. Berechnungen hu gewisen, datt d'Trennstäerkt vum Carbyn zweemol méi héich ass wéi déi vum Grafen, während seng Stäerkt vun der Spannung dräimol méi héich bleift wéi déi vum Diamant. Carbyne ass (theoretesch) stabil bei Raumtemperatur, a wa seng Strécke zesumme gelagert sinn, schneide se op eng prévisibel Manéier.
Dëst ass eng allotropesch Form vu Kuelestoff mat enger Polyalkyn (C≡C)n Struktur, an där Atomer laang Ketten bilden mat alternéierend Eenzel- an Dräi-Bindungen oder accumuléierten Duebelbindungen. Esou e System gëtt eng eendimensional (1D) Struktur genannt, well näischt anescht un den eenatom-décke Filament befestegt ass. D'Struktur vum Graphen bleift zweedimensional, well se laang a breet ass, awer d'Blat ass nëmmen een Atom déck. D'Fuerschung, déi bis elo gemaach gouf, hindeit datt déi stäerkst Form vu Karabiner aus zwee Threads besteet, déi matenee verbonne sinn (1).
Bis viru kuerzem war wéineg iwwer d'Karbin bekannt. Astronomen soen datt et fir d'éischt a Meteoritten an interstellare Stëbs entdeckt gouf.
Mingji Liu an e Team vun der Rice University hunn d'theoretesch Eegeschafte vun der Karabiner berechent, wat an der empirescher Fuerschung hëllefe kann. D'Fuerscher hunn eng Analyse presentéiert, déi Tester fir Spannkraaft, Flexuralkraaft a Torsiounsverformung berücksichtegt. Si hunn berechent datt d'spezifesch Stäerkt vu Carbyne (dh Stäerkt a Gewiichtsverhältnis) op engem eemolegen Niveau ass (6,0-7,5 × 107 N∙m / kg) am Verglach zum Graphen (4,7-5,5. 107 × 4,3 N∙m / kg), Kuelestoff Nanotubes (5,0-107 × 2,5 N∙m/kg) an Diamant (6,5-107 × 10 N∙m/kg). Eng eenzeg Bindung an enger Kette vun Atomer ze briechen erfuerdert eng Kraaft vu ronn 14 nN. D'Kettelängt bei Raumtemperatur ass ongeféier XNUMX nm.
Duerch dobäi funktionell Grupp CH2 d'Enn vun der Karabinerkette ka verdreift wéi en DNA Strang. Andeems Dir Karabinerketten mat verschiddene Molekülen "dekoréieren", kënnen aner Eegeschafte geännert ginn. D'Zousatz vu bestëmmte Kalziumatome, déi mat Waasserstoffatome verbannen, wäert zu engem Waasserstofflager Schwamm mat héijer Dicht resultéieren.
Eng interessant Eegeschaft vum neie Material ass d'Fäegkeet fir Bindungen mat Säitketten ze bilden. De Prozess fir dës Bindungen ze bilden an ze briechen kann benotzt ginn fir Energie ze späicheren an ze befreien. Sou kann e Karabiner als ganz effizient Energielagermaterial déngen, well seng Moleküle een Atom am Duerchmiesser sinn, an d'Stäerkt vum Material bedeit datt et méiglech ass ëmmer erëm Bänn ze bilden an ze briechen ouni de Risiko ze briechen. d'Molekül selwer brécht.
Alles weist datt d'Ausdehnung oder d'Verdreifung vum Karabiner seng elektresch Eegeschaften ännert. D'Theoretiker hu souguer virgeschloen, speziell "Griffen" um Enn vum Molekül ze placéieren, wat Iech erlaabt Iech séier a liicht d'Konduktivitéit oder d'Bandspalt vu Carbyne z'änneren.
2. Eng Kette vu Karabiner an enger Grafikstruktur
Leider bleiwen all déi bekannten an nach net entdeckt Eegeschafte vun der Karabiner nëmmen eng schéin Theorie, wa mir d'Material net bëlleg an a grousse Quantitéite produzéieren kënnen. E puer Fuerschungslaboratoiren hu gemellt eng Karabiner virzebereeden, awer d'Material huet sech als héich onbestänneg bewisen. E puer Chemiker gleewen och datt wa mir zwee Strécke vun engem Karabiner verbannen, et gëtt Explosioun. Am Abrëll vun dësem Joer goufen et Berichter iwwer d'Entwécklung vun engem stabile Karabiner a Form vu Fuedem an de "Maueren" vun der Graphenstruktur (2).
Vläicht ass d'Methodologie vun der Universitéit Wien am Ufank en Duerchbroch. Mir sollten geschwënn erausfannen.
