carabină
Carbyne va lua titlul de cel mai durabil material din grafen dacă și de îndată ce vor învăța să-l producă în cantități semnificative. Acest lucru este afirmat într-un articol al fizicianului teoretician Boris Yakobson și colegilor săi publicat în această săptămână.
Nu cu mult timp în urmă, grafenul a făcut toate știrile, devenind cel mai durabil material. Premiul Nobel a fost acordat pentru experimente cu grafen în 2010. Dar este posibil ca oamenii de știință să fi sintetizat un material nou, cel mai puternic, cunoscut sub numele de carbyne.
Proprietățile carbinei au devenit cunoscute încă din vară. Acest material este un lanț de atomi de carbon legați fie prin legături duble în serie, fie prin legături alternante triple și simple. Acest lucru, într-un anumit fel, face din carbina un material unidimensional - spre deosebire de grafenul bidimensional sau nanotuburile de carbon goale tridimensionale.
Noua lucrare spune că, dacă este produsă în cantități suficiente, va fi posibil să profităm de unele dintre proprietățile unice ale carbinei. În special, calculele au arătat că rezistența la tracțiune a noului material poate fi de două ori mai mare decât cea a grafenului. În plus, este de două ori mai dur decât grafenul și de trei ori mai dur decât diamantul. În plus, carbyne are proprietăți semiconductoare pronunțate și poate acționa ca material pentru dispozitivele de stocare a energiei.
Dar puțini oameni își amintesc deja că Carbin este numit și CARBON DE ALEXEY SLADKOV.
În 1960, carabina a fost sintetizată de chimistul sovietic A.M. Sladkov 1922-1982 între zidurile Institutului de Compuși Organoelementali din Moscova și numit de el carabină. El nu știa asta, având proprietăți unice, această substanță creată artificial a atras interesul întregii lumi și utilizarea sa practică a început în diverse domenii ale activității umane, de exemplu, în medicină și electronică. În 1968, oamenii de știință americani A. El Goresi și G. Donnay, studiind mostre dintr-un crater de meteorit (Germania, Bavaria), le-au demineralizat tratându-le cu diverși acizi. În concentratul insolubil era grafit. Oamenii de știință au descoperit în el incluziuni ale unei substanțe necunoscute de culoare alb-argintiu - carbonul. Proprietățile optice ale substanței nu erau absolut similare cu proprietățile diamantului natural sau cu modificarea cristalină obținută artificial - lonsdaleitul. Substanța descoperită s-a dovedit a fi o nouă formă alotropică de carbon („carbon alb”), care a fost confirmată prin studierea acesteia folosind difracția cu raze X. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că această formă de ugred s-a format din grafit ca urmare a căderii unui meteorit sub influența temperatura ridicata si presiune.
Cel mai paradoxal lucru din această poveste este că existența carabinei, care în laboratorul lui A.M. Sladkov a putut fi văzut, atins și au fost efectuate experimente cu el; până la descoperirea sa în natură, nu a fost recunoscut oficial. Mai exact, au fost precauți cu recunoașterea acesteia, confirmând astfel încă o dată cât de puternice sunt manifestările conservatoare în știință, cât de dificil este să dovedești eroarea declarațiilor autorităților recunoscute. Unul dintre primii care a decis să conteste autoritatea predecesorilor săi a fost talentatul om de știință rus Alexei Mihailovici Sladkov. Munca pe care a desfășurat-o la Institutul de Compuși Organoelementali, care s-a remarcat, potrivit angajaților laboratorului său I. Golding și N. Vasneva, prin „uimitoare subtilitate și claritate a designului” - policondensarea oxidativă a acetilenei - a dus la descoperirea unei noi forme alotropice liniare a carbonului.
Fiind fiul unui celebru chimist rus reprimat în anii treizeci, profesor la Institutul de Tehnologie Chimică din Moscova. DI. Mendeleev, director științific al celui mai mare Institut de Produse Alimentare și Coloranți (NIOPIK), A.M. Sladkov nu a găsit recunoaștere în acel moment. A evitat treburile publice în orice fel posibil și nu a fost în rândurile PCUS din cauza tatălui său reprimat.
Certificatul autorului pentru metoda de producere a carbinei de către Comitetul pentru Invenții și Descoperiri din cadrul Consiliului de Miniștri al URSS a fost înregistrat ca descoperire cu prioritate din 1960 abia pe 7 decembrie 1971. Acestea. unsprezece ani după o serie de experimente reușite. A fost nevoie de unsprezece ani de așteptare pentru a sparge neîncrederea într-o descoperire care respinge autoritățile mondiale. După ce a obținut carbină, A.M. Sladkov a ajuns la ideea multiplicării formelor carbine ale carbonului, existența unui număr mare de polimeri bazici de carbon. Cercetările ulterioare ale oamenilor de știință au confirmat această presupunere. Adesea în literatura științifică există publicații care susțin sinteza unei noi forme cristaline sau modificarea alotropică a carbonului.
În sprijinul acestui lucru, în 1985, de exemplu, a avut loc descoperirea unei familii mari de molecule de carbon sferice numite fulerene. Această descoperire a dat un nou impuls cercetării din întreaga lume în domeniul carbonului și alotropilor săi. Autorii următoarei descoperiri - un grup de oameni de știință americani - au adus Premiul Nobel. Nu înseamnă toate acestea că, fiind descoperitorul acestor noi forme de molecule de carbon, omul de știință rus are toate motivele să pretindă și, în plus, să primească un Premiu Nobel pentru descoperirea sa remarcabilă a CARBINE!?
În acest moment, obținerea carbinei rămâne extrem de sarcina dificila, așa că oamenii de știință nu efectuează încă experimente cu materie reală, ci recurg la modelarea mecanică cuantică pe supercalculatoare. "ÎN lucrări anterioare... atenția s-a concentrat asupra unora dintre caracteristicile sale individuale, dar ne-am propus să o caracterizăm din toate părțile simultan, adică să creăm un model mecanic complet al materialului”, spune Artyukhov.
Rezultatele unei astfel de modelări au arătat că carbina are o rigiditate deosebit de ridicată - rezistența sa specifică pe kilogram de masă este de 1 milion de kilonewtoni pe metru. Aceasta este de două ori mai puternică decât cea a nanotuburilor și a grafenului (0,45 milioane de kilonewtoni) și de aproape trei ori mai puternică decât a diamantului (0,35 milioane de kilonewtoni). „Am descoperit alte câteva fenomene interesante, de exemplu, că rigiditatea la torsiune a carbinei poate fi „activată” prin atașarea anumitor grup functional la capete”, a spus interlocutorul agenției.
În plus, Jacobson și colegii săi au reușit să demonstreze că atunci când un fir de carbyne este întins, proprietățile sale electrice se schimbă radical - se „transformă” de la forma de cumulen (care este un conductor) la forma de poliină (un dielectric), adică prin întinderea firului de carbyne, puteți opri și activa conductivitatea.
Nu un lift spațial, ci electronice
În prezent, tehnologiile de producere a carbinei sunt extrem de complexe. Cel mai lung fir de carbyne — 6 nanometri — a fost obținut în 2010 de oamenii de știință din Canada. Prin urmare, potrivit lui Artyukhov, carbina poate fi folosită ca componentă a diferitelor nanosisteme complexe. „Ar putea servi ca „nanocablu” sau „nanorod” (în funcție de lungime), precum și ca „cablu” conductor sau semiconductor”, spune omul de știință.
În ciuda ei unice Putere mecanică, carbyne poate fi folosit cu greu pentru a crea cabluri macroscopice ultra-puternice, de exemplu, pentru „ascensoare spațiale”.
„Faptul este că rezistența unui material este întotdeauna determinată nu de cea mai puternică, ci, dimpotrivă, de cea mai slabă „verigă” din el. În fibrele de carbon, acestea sunt conexiuni între foile de grafit; în compozitele cu nanotuburi, acestea sunt contacte între nanotub și matrice. Și indiferent cât de mult ai îmbunătăți proprietățile elementelor de armare din sistem, puterea acestuia va rămâne constantă dacă acestea sunt slab conectate între ele”, spune Artyukhov.
Carbyne va lua titlul de cel mai durabil material din grafen dacă și de îndată ce vor învăța să-l producă în cantități semnificative. Acest lucru este afirmat într-un articol al fizicianului teoretician Boris Yakobson și colegilor săi publicat în această săptămână.
Nu cu mult timp în urmă, grafenul a făcut toate știrile, devenind cel mai durabil material. Premiul Nobel a fost acordat pentru experimente cu grafen în 2010. Dar este posibil ca oamenii de știință să fi sintetizat un material nou, cel mai puternic, cunoscut sub numele de carbyne.
Proprietățile carbinei au devenit cunoscute încă din vară. Acest material este un lanț de atomi de carbon legați fie prin legături duble în serie, fie prin legături alternante triple și simple. Acest lucru, într-un anumit fel, face din carbina un material unidimensional - spre deosebire de grafenul bidimensional sau nanotuburile de carbon goale tridimensionale.
Noua lucrare spune că, dacă este produsă în cantități suficiente, va fi posibil să profităm de unele dintre proprietățile unice ale carbinei. În special, calculele au arătat că rezistența la tracțiune a noului material poate fi de două ori mai mare decât cea a grafenului. În plus, este de două ori mai dur decât grafenul și de trei ori mai dur decât diamantul. În plus, carbyne are proprietăți semiconductoare pronunțate și poate acționa ca material pentru dispozitivele de stocare a energiei.
Dar puțini oameni își amintesc deja că carbina se mai numește și CARBONUL lui ALEXEY SLADKOV.
În 1960, carabina a fost sintetizată de chimistul sovietic A.M. Sladkov 1922–1982 în pereții Institutului de compuși organoelementali din Moscova și numit de el carabină. Nu știa că, având proprietăți unice, această substanță creată artificial a atras interesul întregii lumi și a început utilizarea sa practică în diverse domenii ale activității umane, de exemplu, în medicină și electronică. În 1968, oamenii de știință americani A. El Goresi și G. Donnay, studiind mostre dintr-un crater de meteorit (Germania, Bavaria), le-au demineralizat tratându-le cu diverși acizi. În concentratul insolubil era grafit. Oamenii de știință au descoperit incluziuni ale unei substanțe necunoscute de culoare alb-argintiu - carbonul. Proprietățile optice ale substanței nu erau absolut similare cu proprietățile diamantului natural sau cu modificarea cristalină obținută artificial - lonsdaleitul. Substanța descoperită s-a dovedit a fi o nouă formă alotropică de carbon („carbon alb”), care a fost confirmată prin studierea acesteia folosind difracția cu raze X. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că această formă de ugreda s-a format din grafit ca urmare a căderii unui meteorit sub influența temperaturii și presiunii ridicate.
Cel mai paradoxal lucru din această poveste este că existența carabinei, care în laboratorul lui A.M. Sladkov a putut fi văzut, atins și au fost efectuate experimente cu el; până la descoperirea sa în natură, nu a fost recunoscut oficial. Mai exact, au fost precauți cu recunoașterea acesteia, confirmând astfel încă o dată cât de puternice sunt manifestările conservatoare în știință, cât de dificil este să dovedești eroarea declarațiilor autorităților recunoscute. Unul dintre primii care a decis să conteste autoritatea predecesorilor săi a fost talentatul om de știință rus Alexei Mihailovici Sladkov. Munca pe care a desfășurat-o la Institutul de Compuși Organoelementali, care s-a remarcat, potrivit angajaților laboratorului său I. Golding și N. Vasneva, prin „subtilitatea uluitoare și claritatea designului” - policondensarea oxidativă a acetilenei - a dus la descoperirea unei noi forme alotropice liniare a carbonului.
Fiind fiul unui celebru chimist rus reprimat în anii treizeci, profesor la Institutul de Tehnologie Chimică din Moscova. DI. Mendeleev, director științific al celui mai mare Institut de Produse Alimentare și Coloranți (NIOPIK), A.M. Sladkov nu a găsit recunoaștere în acel moment. A evitat treburile publice în orice fel posibil și nu a fost în rândurile PCUS din cauza tatălui său reprimat.
Certificatul autorului pentru metoda de producere a carbinei de către Comitetul pentru Invenții și Descoperiri din cadrul Consiliului de Miniștri al URSS a fost înregistrat ca descoperire cu prioritate din 1960 abia pe 7 decembrie 1971. Acestea. unsprezece ani după o serie de experimente reușite. A fost nevoie de unsprezece ani de așteptare pentru a sparge neîncrederea într-o descoperire care respinge autoritățile mondiale. După ce a obținut carbină, A.M. Sladkov a ajuns la ideea multiplicării formelor carbine ale carbonului, existența unui număr mare de polimeri bazici de carbon. Cercetările ulterioare ale oamenilor de știință au confirmat această presupunere. Adesea în literatura științifică există publicații care susțin sinteza unei noi forme cristaline sau modificarea alotropică a carbonului.
În sprijinul acestui lucru, în 1985, de exemplu, a avut loc descoperirea unei familii mari de molecule de carbon sferice numite fulerene. Această descoperire a dat un nou impuls cercetării din întreaga lume în domeniul carbonului și alotropilor săi. Autorii următoarei descoperiri, un grup de oameni de știință americani, au primit Premiul Nobel în 1996. Nu înseamnă toate acestea că, fiind descoperitorul acestor noi forme de molecule de carbon, omul de știință rus are toate motivele să pretindă și, în plus, să primească un Premiu Nobel pentru descoperirea sa remarcabilă a CARBINE!?
În acest moment, obținerea carbinei rămâne o sarcină extrem de dificilă, așa că oamenii de știință nu efectuează încă experimente cu substanța reală, ci recurg la modelarea mecanică cuantică pe supercalculatoare. „În lucrările anterioare... atenția sa concentrat asupra unora dintre caracteristicile sale individuale, dar ne-am propus să o caracterizăm din toate părțile simultan, adică să creăm un model mecanic complet al materialului”, spune Artyukhov.
Rezultatele unei astfel de modelări au arătat că carbina are o rigiditate deosebit de ridicată - rezistența sa specifică pe kilogram de masă este de 1 milion de kilonewtoni pe metru. Aceasta este de două ori mai puternică decât nanotuburile și grafenul (0,45 milioane de kilonewtoni) și de aproape trei ori mai puternic decât diamantul - 0,35 milioane de kilonewtoni). „Am descoperit câteva alte fenomene interesante, de exemplu, că rigiditatea la torsiune a carbinei poate fi „activată” prin atașarea anumitor grupuri funcționale la capete”, a spus interlocutorul agenției.
În plus, Jacobson și colegii săi au reușit să demonstreze că atunci când întinde un fir de carbyne, proprietățile sale electrice se schimbă radical - se „transformă” de la forma de cumulen (care este un conductor) la forma de poliină (un dielectric), că este, prin întinderea firului de carbyne, puteți opri și porni conductivitatea.
Nu un lift spațial, ci electronice
În prezent, tehnologiile de producere a carbinei sunt extrem de complexe. Cel mai lung fir de carbyne - 6 nanometri - a fost obținut în 2010 de oamenii de știință din Canada. Prin urmare, potrivit lui Artyukhov, carbyne poate fi folosit ca o componentă a diferitelor nanosisteme complexe. „Ar putea servi ca „nanocable” sau „nanorod” (în funcție de lungime), precum și ca „cablu” conductiv sau semiconductor”, spune omul de știință.
În ciuda rezistenței sale mecanice unice, carbyne este puțin probabil să fie folosit pentru a crea cabluri macroscopice ultra-puternice, de exemplu, pentru „ascensoarele spațiale”.
„Faptul este că rezistența unui material este întotdeauna determinată nu de cea mai puternică, ci, dimpotrivă, de cea mai slabă „verigă” din el. În fibrele de carbon, acestea sunt conexiuni între foile de grafit; în compozitele cu nanotuburi, acestea sunt contacte între nanotub și matrice. Și indiferent cât de mult ai îmbunătăți proprietățile elementelor de armare din sistem, puterea acestuia va rămâne constantă dacă acestea sunt slab conectate între ele”, spune Artyukhov.
Dar carbyne poate fi util în electronică - în funcție de tensiune, conductivitatea și spectrul de absorbție optică se schimbă dramatic. „Prin tensiune puteți controla la ce lungime de undă a luminii este cel mai sensibil materialul. Aceasta este foarte proprietate utilă pentru aplicații optoelectronice, în special în telecomunicații”, a menționat omul de știință.
Relativ formă nouă carbonul, numit carbyne, poate deveni materialul care în viitorul apropiat va lua din grafen și nanotuburi de carbon palma campionatului celor mai durabile materiale din lume. Pe lângă rezistența sa, care este aproape de două ori mai puternică decât grafenul și nanotuburile, carbyne are și o serie de proprietăți exotice și interesante care deschid perspective largi pentru utilizarea acestui material în nanoelectronica, spintronica și tehnologiile de stocare a hidrogenului și energiei electrice. cu o densitate de depozitare fără precedent.
Carbyne, cunoscut și ca o formă alotropică de carbon, este un lanț de atomi de carbon conectați prin legături duble succesive sau legături alternante triple și simple. Până de curând, se știa foarte puțin despre carabină, în afară de faptul că există. Astronomii au descoperit carabina în materialul unor meteoriți, asteroizi și în norii de praf interstelar. Și în laboratoare s-a putut sintetiza lanțuri carbine cu o lungime maximă de 44 de atomi.
Desigur, având în vedere această stare de lucruri, știința știe foarte puține despre carbina în sine și proprietățile sale. Dar ceea ce se știe este suficient pentru a trezi un interes sporit în rândul oamenilor de știință pentru acest material. Mingjie Liu, împreună cu colegii de la Universitatea Rice, au încercat să umple golurile în cunoștințele despre carbyne, recurgând la metode matematice bazate pe suficiente cunoscut de oameni proprietățile atomilor de carbon. În primul rând, oamenii de știință au calculat că rezistența carbinei este de 6,0-7,5-10^7 N?m/kg, care este aproape de două ori puterea grafenului (4,7-5,5-10^7 N?m/kg). În plus, oamenii de știință au descoperit că moleculele de carbine practic nu se întind, rămânând în același timp surprinzător de flexibile și au o rezistență chimică foarte mare.
Îndoirea lanțului carbyne creează o tensiune suplimentară între atomii de carbon, ceea ce schimbă banda interzisă electrică a acestui material, dându-i proprietăți semiconductoare pronunțate. Această caracteristică poate fi utilizată în diferite sisteme microelectromecanice ca un fel de senzor și controler de poziție. Adăugarea de molecule diverse substanțe, de exemplu, metilen (CH2), până la capetele moleculei carbyne, puteți provoca o îndoire artificială a moleculei și chiar să o formați sub formă de helix, similar cu helixul unei molecule de ADN. În plus, „decorarea” capetelor moleculei de carbyne cu molecule diverse conexiuni iar substantele iti permite sa dai materialului altul proprietăți suplimentare, uneori destul de exotice. De exemplu, adăugarea de atomi de calciu transformă un lanț de atomi de carbon într-un material care leagă hidrogenul care poate fi folosit pentru a face viitoare dispozitive de stocare pentru acest combustibil curat.
De asemenea, este important să rețineți că, la fel ca grafenul, carbina are o grosime de doar un atom. Aceasta înseamnă că pe unitatea de masă a materialului are o suprafață cu adevărat enormă. Desigur, această proprietate a carbinei îl face extrem de atractiv pentru dispozitivele de stocare a energiei electrice, pt bateriişi supercondensatoare, în care rol principal joacă suprafața efectivă a electrozilor.
Din păcate, este extrem de oportunități limitate sinteza carbinei, în ciuda gamei largi de proprietăți interesante, limitează interesul pentru acest material din exterior organizatii de cercetare. Dar unele organizații încă caută modalități de a obține carbyne cantitati mari. Și atunci când se găsesc astfel de metode, acest material poate deveni obiectul unor cercetări și mai mari decât grafenul și nanotuburile de carbon.
Intervalul de bandă al α-carbyne variază în funcție de magnitudinea tensiunii mecanice.
Un grup de oameni de știință de la Universitatea Rice (Houston, SUA) a publicat rezultatele unui studiu care studiază proprietățile carbinei, care este un lanț de atomi de carbon. Conexiunile dintre legăturile sale pot fi fie duble, fie alternante (triple și simple). Carbyne prezintă un interes deosebit pentru chimiști și nanotehnologi, deoarece este cel mai puternic și mai dur dintre toate materialele cunoscute.
Al șaselea element al tabelului periodic, carbonul, a dat lumii multe materiale neobișnuite. Pe lângă formele de carbon cunoscute de la școală - grafit și diamant, oamenii de știință au adăugat la această colecție fullerene, nanotuburi de carbon și multe modificări exotice „pliate” din foile de grafen.
Teoretic, existența unei forme de lanț de carbon a fost prezisă la sfârșitul secolului al XIX-lea. Astronomii au descoperit semne ale prezenței carbinei în praful interstelar și în materia meteoriților. Carbyne poate fi format natural iar în timpul compresiei de șoc a grafitului. În condiții de laborator, lanțuri de carbon suficient de lungi (până la 44 de atomi) au fost sintetizate cu doar câțiva ani în urmă. Oamenii de știință au reușit, de asemenea, să obțină și să stabilizeze carbyne cu temperatura camerei.
S-au ridicat multe speculații în jurul carabinei. De exemplu, s-a crezut că atunci când două fire de carbyne interacționează, va avea loc o reacție de fuziune explozivă. Oamenii de știință au susținut în unanimitate că carbyne este foarte puternic și dur, dar cât de puternic? Cercetătorii au început abia acum să testeze experimental teoriile și să măsoare numeric caracteristicile carbinei.
Karbin s-a dovedit cu adevărat a fi „cel mai bun”. Rigiditatea sa specifică (aproximativ 109 Nm/kg) este de două ori mai mare decât a grafenului (0,45 109 Nm/kg), iar rezistența sa specifică (6,0 107 - 7,5 107 Nm/kg ) lasă, de asemenea, în urmă toate materialele cunoscute, inclusiv grafenul (4,7 107 -). 5,5 107 N∙m/kg), nanotuburi de carbon (4,3 107 - 5,0 107 N∙m/kg) și diamant (2,5·107 - 6,5·107 N∙m/kg). Pentru a rupe lanțul carbyne trebuie aplicată o forță de aproximativ 10 nN.
Flexibilitatea carbinei (de obicei, undeva între cea a majorității polimerilor și lanțul ADN) poate fi „dezactivată” prin atașarea unui grup chimic specific la capătul lanțului. În acest caz, lanțul carabinei se transformă dintr-un „fir” într-un „ac”.
În ceea ce privește stabilitatea carbinei, cercetătorii au fost de acord că o „explozie” la contactul a două lanțuri de carbon este într-adevăr posibilă, dar pentru aceasta este necesar să se depășească un fel de barieră energetică de activare. Datorită acestei bariere, lanțurile carbine lungi de aproximativ 14 nm pot rămâne stabile la temperatura camerei timp de aproximativ o zi.
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă verificată
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă verificată de participanții cu experiență și poate diferi semnificativ de versiunea verificată pe 28 august 2014; sunt necesare verificări.
Problema posibilității existenței formelor de carbon cu hibridizarea sp a atomilor a fost luată în considerare în mod repetat teoretic. În 1885, chimistul german Adolf Bayer a încercat să sintetizeze carbonul în lanț din derivații de acetilenă folosind o metodă treptat. Cu toate acestea, încercarea lui Bayer de a obține poliină(un compus care conține cel puțin trei legături C≡C izolate sau conjugate într-o moleculă) nu a avut succes; a primit o hidrocarbură constând din patru molecule de acetilenă conectate într-un lanț, care s-a dovedit a fi extrem de instabilă. Instabilitatea poliinelor inferioare a servit ca bază pentru Bayer pentru a crea teoria stresului, în care a postulat imposibilitatea obținerii carbonului în lanț. Autoritatea omului de știință a răcit interesul cercetătorilor pentru sinteza poliinelor, iar munca în această direcție a încetat mult timp.
Forma unidimensională (liniară) a carbonului pentru o lungă perioadă de timp a rămas veriga lipsă în alotropia carbonului. Un stimul important pentru reluarea activității în acest domeniu a fost descoperirea reprezentanților seriei poliacetilenice în natură în anii 1930. La unele plante și ciuperci inferioare, s-au descoperit compuși poliină care conțin până la cinci grupări conjugate de acetilenă. Unul dintre primii care au decis să conteste autoritatea predecesorilor lor au fost chimiștii laboratorului de compuși macromoleculari INEOS Alexey Mikhailovich Sladkov, Yuri Pavlovich Kudryavtsev. Munca lor a dus la descoperirea unei noi forme alotropice liniare de carbon.
În 1959-1960, studii sistematice ale reacției de cuplare oxidativă a compușilor diacetilenici au fost efectuate în laboratorul de compuși macromoleculari al INEOS, condus de academicianul Korshak. S-a descoperit că în prezența sărurilor de cupru bivalente, această reacție poate fi efectuată cu orice compuși diacetilenici pentru a forma polimeri, a căror unitate elementară păstrează scheletul de carbon al diacetilenei originale. În acest caz, se formează mai întâi poliacetilenide polimerice Cu(I). Această variantă a reacției de cuplare oxidativă a fost numită dehidropolicondensare oxidativă. Oamenii de știință au sugerat că acetilena poate fi utilizată ca monomer pentru o astfel de policondensare. Într-adevăr, când acetilena a fost trecută într-o soluție apoasă de amoniac de sare de Cu(II), s-a format rapid un precipitat negru. Această cale a condus A.M. Sladkov, Yu.P. Kudryavtsev, V.V. Korshak și V.I. Kasatochkin la descoperirea formei liniare a carbonului, care a fost numită „ carabină».
Potrivit descoperitorilor carbinei, cel mai dificil lucru pentru ei a fost să determine prin ce legături erau legați atomii de carbon într-un lanț. Acestea pot fi legături simple și triple alternative (–С≡С–С≡С–), doar legături duble (=С=С=С=С=) sau ambele în același timp. Doar câțiva ani mai târziu a fost posibil să se demonstreze că nu existau legături duble în carbina rezultată. Structura poliinică a lanțurilor a fost confirmată de formarea acidului oxalic în timpul ozonării carbinei.
Totuși, teoria a permis existența unui polimer liniar de carbon cu doar duble legături, care a fost obținut în 1968 de V.P.Nepochatykh: contrasinteza (prin reducerea glicolului polimeric) a condus la formarea unui polimer liniar de carbon cu legături cumulene, care a fost numită policumulenă. Dovada prezenței dublelor legături în substanța rezultată a fost faptul că atunci când policumulenul este ozonizat, se obține doar dioxid de carbon.
Astfel, s-au obținut două forme de carbon liniar: poliină (–C≡C–) n, sau α-carbină, și policumulenă (=C=C=) n, sau β-carbină. Autorii descoperirii au efectuat un studiu detaliat al structurii carbinei diverse metode, au fost studiate proprietățile sale termodinamice și electrofizice.
Există mai multe rapoarte despre descoperiri de substanțe de carbon care conțin carabină făcute de A.G. Whittaker în grafit Ceylon și grafit din diferite state ale SUA, V.I. Kasatochkin în diamant natural, F.J. Reitinger în grafit din Sri Lanka, G.V. Vdovykin în meteorit
Metode detaliate de obținere, fizice și Proprietăți chimice carabina și aplicațiile sale sunt descrise într-o serie de lucrări de Yu.P. Kudryavtsev, S.E. Evsyukova, M.B. Guseva, V.P. Babaev, T.G. Shumilova.
Potrivit unor cercetători, dovezi clare și riguroase ale individualității carbinei și structurii sale nu au fost încă obținute, în timp ce alți autori, dimpotrivă, cred că există astfel de dovezi. Discuția despre existența carbinei se datorează în mare măsură faptului că diagnosticul său are o serie de dificultăți tehnice, deoarece atunci când se folosesc metode de înaltă energie, este posibilă tranziția carbinei în alte forme de carbon. În plus, ideile despre structura carbinei au fost de mult timp imperfecte. Autorii descoperirii carbinei au propus un model al structurii sale cristaline sub forma unui set de lanțuri de tip cumulen sau poliină, împachetate în cristale datorită forțelor van der Waals. S-a presupus că lanțurile sunt drepte, deoarece fiecare atom de carbon este într-o stare de hibridizare sp.
Într-adevăr, acum s-a stabilit că structura carbinei este formată din atomi de carbon asamblați în lanțuri cu legături duble (β-carbyne) sau legături simple și triple alternative (α-carbyne). Lanțurile polimerice au capete reactive (adică poartă o sarcină negativă localizată) și se îndoaie cu locuri libere de lanț, în locurile în care lanțurile sunt conectate între ele datorită suprapunerii orbitalilor π ai atomilor de carbon. Important pentru formarea legăturilor încrucișate, există prezența impurităților metalice precum fierul, potasiul. Dovezi convingătoare pentru prezența zigzagurilor într-un lanț liniar de carbon au fost obținute în lucrarea teoretică a lui Korshak: rezultatele calculului său sunt în acord cu spectrul IR al carbinei.
Pe baza rezultatelor studiilor ulterioare ale structurii carbinei cristaline, a fost propus un model al celulei sale unitare. Conform acestui model, celula unitară a carbinei este compusă din lanțuri de carbon paralele cu zig-zag, datorită cărora celula se dovedește a fi cu două straturi. Grosimea unui strat este un lanț de șase atomi de carbon. În stratul inferior, lanțurile sunt strâns împachetate și situate în centrul și colțurile hexagonului, în timp ce în stratul de deasupra nu există un lanț central, iar locul vacant rezultat poate conține atomi de impurități. Este posibil ca aceștia să fie catalizatori pentru cristalizarea carbinei. Acest model oferă cheia pentru descoperirea fenomenului carbyne și explică în ce configurație poate fi stabilizat un set general instabil de lanțuri de carbon liniare.
