Karabin
Carbyne, grafeni önemli miktarlarda üretmeyi öğrenir öğrenmez, en dayanıklı malzeme unvanını grafenden alacak. Bu, teorik fizikçi Boris Yakobson ve meslektaşlarının bu hafta yayınlanan bir makalesinde belirtildi.
Kısa bir süre önce grafen en dayanıklı malzeme haline gelerek tüm haberlerde yer aldı. Nobel Ödülü 2010 yılında grafenle yapılan deneylere verildi. Ancak bilim insanları, karbin olarak bilinen yeni ve en güçlü materyali sentezlemiş olabilir.
Carbyne'nin özellikleri yaz aylarında biliniyordu. Bu malzeme, seri olarak çift bağlarla veya alternatif üçlü ve tekli bağlarla bağlanan bir karbon atomu zinciridir. Bu, bazı yönlerden karbini, iki boyutlu grafen veya üç boyutlu içi boş karbon nanotüplerin aksine tek boyutlu bir malzeme haline getirir.
Yeni makale, yeterli miktarda üretildiği takdirde karabinanın bazı benzersiz özelliklerinden faydalanmanın mümkün olacağını söylüyor. Özellikle hesaplamalar, yeni malzemenin gerilme mukavemetinin grafenden iki kat daha yüksek olabileceğini göstermiştir. Ayrıca grafenden iki kat, elmastan üç kat daha serttir. Ek olarak, carbyne belirgin yarı iletken özelliklere sahiptir ve enerji depolama cihazları için bir malzeme görevi görebilir.
Ancak çok az kişi Carbin'in ALEXEY SLADKOV TARAFINDAN KARBON olarak da adlandırıldığını zaten hatırlıyor.
1960 yılında karabina Sovyet kimyager A.M. tarafından sentezlendi. Sladkov 1922-1982, Moskova'daki Organoelement Bileşikleri Enstitüsü'nün duvarları içinde ve onun tarafından adlandırıldı karabina. Bunu bilmiyordu, sahip olduğu benzersiz özellikler Yapay olarak yaratılan bu madde tüm dünyanın ilgisini çekti ve pratik kullanımı tıp ve elektronik gibi insan faaliyetinin çeşitli alanlarında başladı. 1968'de Amerikalı bilim adamları A. El Goresi ve G. Donnay, bir göktaşı kraterinden (Almanya, Bavyera) alınan örnekleri inceleyerek bunları çeşitli asitlerle işleyerek minerallerinden arındırdılar. Çözünmeyen konsantrede grafit vardı. Bilim adamları, içinde gümüşi beyaz renkli, bilinmeyen bir maddenin - karbonun kalıntılarını keşfettiler. Maddenin optik özellikleri, doğal elmasın veya yapay olarak elde edilen kristalin modifikasyonu olan lonsdaleitin özelliklerine kesinlikle benzemiyordu. Keşfedilen maddenin yeni bir allotropik karbon formu (“beyaz karbon”) olduğu ortaya çıktı ve bu, X-ışını kırınımı kullanılarak incelenerek doğrulandı. Bilim adamları, bu ugre formunun, bir gök taşının etkisi altına girmesi sonucu grafitten oluştuğu sonucuna varmışlardır. Yüksek sıcaklık ve baskı.
Bu hikayedeki en paradoksal şey, A.M.'nin laboratuvarında bulunan karabinanın varlığıdır. Sladkov görülebiliyordu, dokunulabiliyordu ve onunla deneyler yapılabiliyordu; doğada keşfedilene kadar resmi olarak tanınmamıştı. Daha doğrusu, tanınması konusunda ihtiyatlı davrandılar, böylece bilimde muhafazakar tezahürlerin ne kadar güçlü olduğunu, tanınmış otoritelerin açıklamalarının yanlışlığını kanıtlamanın ne kadar zor olduğunu bir kez daha doğruladılar. Seleflerinin otoritesine meydan okumaya karar veren ilk kişilerden biri yetenekli Rus bilim adamı Alexei Mihayloviç Sladkov'du. Laboratuvarı I. Golding ve N. Vasneva'nın çalışanlarına göre "şaşırtıcı incelik ve tasarım netliği" (asetilenin oksidatif polikondensasyonu) ile öne çıkan Organoelement Bileşikleri Enstitüsü'nde gerçekleştirdiği çalışma, yeni bir doğrusal allotropik karbon formunun keşfi.
Otuzlu yıllarda baskı altına alınan ünlü bir Rus kimyagerin oğlu olan, Moskova Kimya Teknolojisi Enstitüsü'nde profesör olan bir kişidir. DI. En büyük Gıda Ürünleri ve Boyalar Enstitüsü'nün (NIOPIK) bilimsel direktörü Mendeleev, A.M. Sladkov o sırada tanınmadı. Kamu işlerinden mümkün olan her şekilde kaçındı ve bastırılmış babası nedeniyle CPSU saflarında değildi.
Yazarın, SSCB Bakanlar Kurulu'na bağlı Buluşlar ve Keşifler Komitesi tarafından karabina üretme yöntemine ilişkin sertifikası, yalnızca 7 Aralık 1971'de 1960 önceliği olan bir keşif olarak kaydedildi. Onlar. Bir dizi başarılı deneyden on bir yıl sonra. Dünya otoritelerini yalanlayan bir keşfe duyulan güvensizliği kırmak için on bir yıl beklemek gerekti. Karbin elde eden A.M. Sladkov, karbonun karbin formlarının çokluğu, çok sayıda temel karbon polimerinin varlığı fikrine geldi. Bilim adamlarının daha sonraki araştırmaları bu tahmini doğruladı. Bilimsel literatürde sıklıkla yeni bir kristal formun sentezini veya karbonun allotropik modifikasyonunu iddia eden yayınlar vardır.
Bunu desteklemek için örneğin 1985 yılında fullerenler adı verilen geniş bir küresel karbon molekülleri ailesinin keşfi yapıldı. Bu keşif karbon ve allotropları alanında dünya çapındaki araştırmalara yeni bir ivme kazandırdı. Bir sonraki keşfin yazarları (bir grup Amerikalı bilim adamı) Nobel Ödülü. Bütün bunlar, karbon moleküllerinin bu yeni formlarının kaşifi olan Rus bilim insanının, olağanüstü CARBINE! keşfinden dolayı Nobel Ödülü'nü talep etmek ve üstelik bu ödülü almak için her türlü nedeni olduğu anlamına gelmiyor mu?
Şu anda karabina elde etmek son derece devam ediyor zorlu görev yani bilim insanları henüz gerçek maddeyle deneyler yapmıyor, süper bilgisayarlar üzerinde kuantum mekaniksel modellemeye başvuruyorlar. "İÇİNDE önceki çalışmalar... dikkat, bazı bireysel özelliklerine odaklanmıştı, ancak biz onu aynı anda her yönden karakterize etmeye, yani malzemenin tam bir mekanik modelini oluşturmaya koyulduk," diyor Artyukhov.
Bu tür bir modellemenin sonuçları, carbyne'nin benzersiz derecede yüksek bir sertliğe sahip olduğunu gösterdi - kilogram kütle başına özgül gücü, metre başına 1 milyon kilonewton'dur. Bu, nanotüplerin ve grafenin iki katı (0,45 milyon kilonewton) ve elmastan (0,35 milyon kilonewton) neredeyse üç kat daha güçlüdür. "Birkaç başka ilginç olguyu da keşfettik; örneğin, karabinanın burulma sertliğinin belirli bir miktar takılarak "etkinleştirilebildiği" fonksiyonel gruplar sonunda," dedi ajansın muhatabı.
Buna ek olarak, Jacobson ve meslektaşları, bir karabina ipliği gerildiğinde elektriksel özelliklerinin kökten değiştiğini, kümülenin (iletken olan) formundan poliin (dielektrik) formuna "dönüştüğünü" kanıtlamayı başardılar. yani karabina ipliğini gererek iletkenliği kapatıp açabilirsiniz.
Uzay asansörü değil, elektronik
Şu anda karabina üretme teknolojileri son derece karmaşıktır. En uzun karabina ipliği (6 nanometre) 2010 yılında Kanadalı bilim adamları tarafından elde edildi. Bu nedenle Artyukhov'a göre karbin, çeşitli karmaşık nanosistemlerin bir bileşeni olarak kullanılabilir. Bilim insanı, "Bu bir 'nano-kablo' veya 'nanorod' (uzunluğa bağlı olarak) yanı sıra iletken veya yarı iletken bir 'kablo' olarak da hizmet verebilir" diyor.
Eşsiz olmasına rağmen mekanik dayanım Carbyne, örneğin "uzay asansörleri" için ultra güçlü makroskopik kablolar oluşturmak için neredeyse hiç kullanılamaz.
“Gerçek şu ki, bir malzemenin gücü her zaman en güçlüsü tarafından değil, tam tersine içindeki en zayıf “halka” tarafından belirlenir. Karbon fiberlerde bunlar grafit tabakalar arasındaki bağlantılardır; nanotüplü kompozitlerde bunlar nanotüp ile matris arasındaki temaslardır. Artyukhov, sistemdeki takviye elemanlarının özelliklerini ne kadar geliştirirseniz geliştirin, eğer birbirlerine zayıf bağlanırlarsa gücü sabit kalacaktır” diyor.
Carbyne, grafeni önemli miktarlarda üretmeyi öğrenir öğrenmez, en dayanıklı malzeme unvanını grafenden alacak. Bu, teorik fizikçi Boris Yakobson ve meslektaşlarının bu hafta yayınlanan bir makalesinde belirtildi.
Kısa bir süre önce grafen en dayanıklı malzeme haline gelerek tüm haberlerde yer aldı. Nobel Ödülü 2010 yılında grafenle yapılan deneylere verildi. Ancak bilim insanları, karbin olarak bilinen yeni ve en güçlü materyali sentezlemiş olabilir.
Carbyne'nin özellikleri yaz aylarında biliniyordu. Bu malzeme, seri olarak çift bağlarla veya alternatif üçlü ve tekli bağlarla bağlanan bir karbon atomu zinciridir. Bu, bazı yönlerden karbini, iki boyutlu grafen veya üç boyutlu içi boş karbon nanotüplerin aksine tek boyutlu bir malzeme haline getirir.
Yeni makale, yeterli miktarda üretildiği takdirde karabinanın bazı benzersiz özelliklerinden faydalanmanın mümkün olacağını söylüyor. Özellikle hesaplamalar, yeni malzemenin gerilme mukavemetinin grafenden iki kat daha yüksek olabileceğini göstermiştir. Ayrıca grafenden iki kat, elmastan üç kat daha serttir. Ek olarak, carbyne belirgin yarı iletken özelliklere sahiptir ve enerji depolama cihazları için bir malzeme görevi görebilir.
Ancak çok az kişi, karabinanın ALEXEY SLADKOV'UN KARBONU olarak da adlandırıldığını zaten hatırlıyor.
1960 yılında karabina Sovyet kimyager A.M. tarafından sentezlendi. Sladkov 1922–1982, Moskova'daki Organoelement Bileşikleri Enstitüsü'nün duvarları içinde ve onun tarafından adlandırıldı karabina. Yapay olarak yaratılan bu maddenin, benzersiz özelliklere sahip olarak tüm dünyanın ilgisini çektiğini ve pratik kullanımının, örneğin tıp ve elektronik gibi insan faaliyetinin çeşitli alanlarında başladığını bilmiyordu. 1968'de Amerikalı bilim adamları A. El Goresi ve G. Donnay, bir göktaşı kraterinden (Almanya, Bavyera) alınan örnekleri inceleyerek bunları çeşitli asitlerle işleyerek minerallerinden arındırdılar. Çözünmeyen konsantrede grafit vardı. Bilim adamları, gümüşi beyaz renkte bilinmeyen bir maddenin - karbonun kalıntılarını keşfettiler. Maddenin optik özellikleri, doğal elmasın veya yapay olarak elde edilen kristalin modifikasyonu olan lonsdaleitin özelliklerine kesinlikle benzemiyordu. Keşfedilen maddenin yeni bir allotropik karbon formu (“beyaz karbon”) olduğu ortaya çıktı ve bu, X-ışını kırınımı kullanılarak incelenerek doğrulandı. Bilim insanları, bu çirkin şeklin, bir gök taşının yüksek sıcaklık ve basıncın etkisiyle düşmesi sonucu grafitten oluştuğu sonucuna vardı.
Bu hikayedeki en paradoksal şey, A.M.'nin laboratuvarında bulunan karabinanın varlığıdır. Sladkov görülebiliyordu, dokunulabiliyordu ve onunla deneyler yapılabiliyordu; doğada keşfedilene kadar resmi olarak tanınmamıştı. Daha doğrusu, tanınması konusunda ihtiyatlı davrandılar, böylece bilimde muhafazakar tezahürlerin ne kadar güçlü olduğunu, tanınmış otoritelerin açıklamalarının yanlışlığını kanıtlamanın ne kadar zor olduğunu bir kez daha doğruladılar. Seleflerinin otoritesine meydan okumaya karar veren ilk kişilerden biri yetenekli Rus bilim adamı Alexei Mihayloviç Sladkov'du. Laboratuvarı I. Golding ve N. Vasneva'nın çalışanlarına göre "şaşırtıcı incelik ve tasarım netliği" (asetilenin oksidatif polikondensasyonu) ile öne çıkan Organoelement Bileşikleri Enstitüsü'nde gerçekleştirdiği çalışma, yeni bir doğrusal allotropik karbon formunun keşfi.
Otuzlu yıllarda baskı altına alınan ünlü bir Rus kimyagerin oğlu olan, Moskova Kimya Teknolojisi Enstitüsü'nde profesör olan bir kişidir. DI. En büyük Gıda Ürünleri ve Boyalar Enstitüsü'nün (NIOPIK) bilimsel direktörü Mendeleev, A.M. Sladkov o sırada tanınmadı. Kamu işlerinden mümkün olan her şekilde kaçındı ve bastırılmış babası nedeniyle CPSU saflarında değildi.
Yazarın, SSCB Bakanlar Kurulu'na bağlı Buluşlar ve Keşifler Komitesi tarafından karabina üretme yöntemine ilişkin sertifikası, yalnızca 7 Aralık 1971'de 1960 önceliği olan bir keşif olarak kaydedildi. Onlar. Bir dizi başarılı deneyden on bir yıl sonra. Dünya otoritelerini yalanlayan bir keşfe duyulan güvensizliği kırmak için on bir yıl beklemek gerekti. Karbin elde eden A.M. Sladkov, karbonun karbin formlarının çokluğu, çok sayıda temel karbon polimerinin varlığı fikrine geldi. Bilim adamlarının daha sonraki araştırmaları bu tahmini doğruladı. Bilimsel literatürde sıklıkla yeni bir kristal formun sentezini veya karbonun allotropik modifikasyonunu iddia eden yayınlar vardır.
Bunu desteklemek için örneğin 1985 yılında fullerenler adı verilen geniş bir küresel karbon molekülleri ailesinin keşfi yapıldı. Bu keşif, dünya çapında karbon ve allotropları alanında yapılan araştırmalara yeni bir ivme kazandırdı. Bir sonraki keşfin yazarları olan bir grup Amerikalı bilim insanı, 1996 yılında Nobel Ödülü'nü aldı. Bütün bunlar, karbon moleküllerinin bu yeni formlarının kaşifi olan Rus bilim insanının, olağanüstü CARBINE! keşfinden dolayı Nobel Ödülü'nü talep etmek ve üstelik bu ödülü almak için her türlü nedeni olduğu anlamına gelmiyor mu?
Şu anda, karabina elde etmek son derece zor bir iş olmaya devam ediyor, bu nedenle bilim adamları henüz gerçek maddeyle deneyler yapmıyorlar, ancak süper bilgisayarlar üzerinde kuantum mekaniksel modellemeye başvuruyorlar. Artyukhov, "Önceki çalışmalarda... dikkat, bazı bireysel özelliklerine odaklanmıştı, ancak biz onu aynı anda her yönden karakterize etmeye, yani malzemenin tam bir mekanik modelini oluşturmaya başladık" diyor.
Bu tür bir modellemenin sonuçları, carbyne'nin benzersiz derecede yüksek bir sertliğe sahip olduğunu gösterdi - kilogram kütle başına özgül gücü, metre başına 1 milyon kilonewton'dur. Bu, nanotüplerin ve grafenin iki katı (0,45 milyon kilonewton) ve elmastan neredeyse üç kat daha güçlü (0,35 milyon kilonewton). Ajansın muhatabı, "Örneğin, carbyne'nin burulma sertliğinin uçlara belirli fonksiyonel gruplar eklenerek "açılabileceği" gibi başka ilginç olgular da keşfettik" dedi.
Buna ek olarak, Jacobson ve meslektaşları, bir karabina ipliği gerildiğinde, elektriksel özelliklerinin kökten değiştiğini, kümülenin (iletken olan) formundan poliin (bir dielektrik) formuna "dönüştüğünü" kanıtlamayı başardılar. yani, karabina ipliğini gererek iletkenliği kapatıp açabilirsiniz.
Uzay asansörü değil, elektronik
Şu anda karabina üretme teknolojileri son derece karmaşıktır. En uzun karabina ipliği (6 nanometre) 2010 yılında Kanadalı bilim adamları tarafından elde edildi. Bu nedenle Artyukhov'a göre karbin, çeşitli karmaşık nanosistemlerin bir bileşeni olarak kullanılabilir. Bilim insanı, "Bu, 'nano-kablo' veya 'nanorod' (uzunluğa bağlı olarak) yanı sıra iletken veya yarı iletken bir 'kablo' olarak da hizmet verebilir" diyor.
Eşsiz mekanik gücüne rağmen, carbyne'in örneğin "uzay asansörleri" gibi ultra güçlü makroskopik kablolar oluşturmak için kullanılması pek olası değildir.
“Gerçek şu ki, bir malzemenin gücü her zaman en güçlüsü tarafından değil, tam tersine içindeki en zayıf “halka” tarafından belirlenir. Karbon fiberlerde bunlar grafit tabakalar arasındaki bağlantılardır; nanotüplü kompozitlerde bunlar nanotüp ile matris arasındaki temaslardır. Artyukhov, sistemdeki takviye elemanlarının özelliklerini ne kadar geliştirirseniz geliştirin, eğer birbirlerine zayıf bağlanırlarsa gücü sabit kalacaktır” diyor.
Ancak carbyne elektronikte faydalı olabilir; gerilime bağlı olarak iletkenliği ve optik absorpsiyon spektrumu önemli ölçüde değişir. "Gerilim sayesinde malzemenin hangi dalga boyunda ışığa en duyarlı olduğunu kontrol edebilirsiniz. Bu çok kullanışlı özellik bilim adamı, özellikle telekomünikasyonda optoelektronik uygulamalar için" dedi.
Nispeten yeni form Carbyne adı verilen karbon, yakın gelecekte grafenin ve karbon nanotüplerin dünyadaki en dayanıklı malzemeler şampiyonluğunu elinden alacak malzeme haline gelebilir. Grafen ve nanotüplerden neredeyse iki kat daha güçlü olan gücüne ek olarak, karbin aynı zamanda bu malzemenin nanoelektronik, spintronik ve hidrojen ve elektrik enerjisi depolama teknolojilerinde kullanımı için geniş umutlar açan bir dizi egzotik ve ilginç özelliğe de sahiptir. benzeri görülmemiş depolama yoğunluğuna sahip.
Karbonun allotropik formu olarak da bilinen Carbyne, ardışık çift bağlarla veya alternatif üçlü ve tekli bağlarla bağlanan bir karbon atomu zinciridir. Yakın zamana kadar karabinanın varlığı dışında çok az şey biliniyordu. Gökbilimciler bazı meteoritlerin, asteroitlerin ve yıldızlararası toz bulutlarının materyalinde karabina keşfettiler. Ve laboratuvarlarda maksimum 44 atom uzunluğunda karbin zincirlerini sentezlemek mümkündü.
Doğal olarak, bu durum göz önüne alındığında bilim, karbinin kendisi ve özellikleri hakkında çok az şey biliyor. Ancak bilinenler, bilim adamları arasında bu materyale olan ilginin artmasını sağlamak için yeterlidir. Mingjie Liu, Rice Üniversitesi'nden meslektaşlarıyla birlikte, yeterli bilgiye dayanan matematiksel yöntemlere başvurarak, karbin hakkındaki bilgi boşluklarını doldurmaya çalıştı. insanlar tarafından biliniyor Karbon atomlarının özellikleri. Her şeyden önce bilim insanları, karbinin mukavemetinin 6,0-7,5?10^7 N?m/kg olduğunu hesapladı; bu, grafenin mukavemetinin neredeyse iki katıdır (4,7-5,5?10^7 N?m/kg). Ek olarak, bilim adamları, karbin moleküllerinin pratikte esnemediğini, şaşırtıcı derecede esnek kaldıklarını ve çok yüksek kimyasal dirence sahip olduklarını bulmuşlardır.
Carbyne zincirinin bükülmesi, karbon atomları arasında ilave gerilim yaratarak bu malzemenin elektriksel bant aralığını kaydırarak ona belirgin yarı iletken özellikler kazandırıyor. Bu özellik çeşitli mikroelektromekanik sistemlerde bir çeşit sensör ve konum kontrolörü olarak kullanılabilir. Molekül ekleme çeşitli maddelerörneğin metilen (CH2), karbin molekülünün uçlarına kadar, molekülün yapay bir şekilde bükülmesine neden olabilir ve hatta onu bir DNA molekülünün sarmalına benzer şekilde bir sarmal şeklinde oluşturabilirsiniz. Ayrıca karbin molekülünün uçlarının moleküllerle “dekorasyonu” çeşitli bağlantılar ve maddeler malzemeye başka bir şey vermenizi sağlar ek özellikler, bazen oldukça egzotik. Örneğin, kalsiyum atomlarının eklenmesi, bir karbon atomu zincirini, bu temiz yakıt için gelecekte depolama cihazları yapımında kullanılabilecek hidrojen bağlayıcı bir malzemeye dönüştürür.
Grafen gibi karbinin de yalnızca bir atom kalınlığında olduğuna dikkat etmek de önemlidir. Bu, malzemenin birim kütlesi başına gerçekten muazzam bir yüzey alanına sahip olduğu anlamına gelir. Doğal olarak, karbinin bu özelliği onu elektrik enerjisi depolama cihazları için son derece çekici kılmaktadır. piller ve süper kapasitörler, ana rol elektrotların etkili yüzey alanını oynar.
Maalesef son derece sınırlı fırsatlar karbin sentezi, ilginç özelliklerinin geniş yelpazesine rağmen, bu malzemeye dışarıdan ilgiyi sınırlamaktadır araştırma kuruluşları. Ancak bazı kuruluşlar hâlâ karabinayı elde etmenin yollarını arıyor. Büyük miktarlar. Ve bu tür yöntemler bulunduğunda bu malzeme, grafen ve karbon nanotüplerden daha büyük ölçekli araştırmaların konusu haline gelebilir.
α-karbinin bant aralığı mekanik stresin büyüklüğüne bağlı olarak değişir.
Rice Üniversitesi'nden (Houston, ABD) bir grup bilim insanı, bir karbon atomu zinciri olan karbinin özelliklerini inceleyen bir çalışmanın sonuçlarını yayınladı. Bağlantıları arasındaki bağlantılar çift veya alternatif (üçlü ve tek) olabilir. Carbyne, kimyagerlerin ve nanoteknoloji uzmanlarının özellikle ilgisini çekiyor çünkü bilinen tüm malzemelerin en güçlüsü ve en dayanıklısı.
Periyodik tablonun altıncı elementi olan karbon, dünyaya pek çok şey kazandırdı. sıradışı malzemeler. Bilim adamları, okuldan bilinen karbon formlarına (grafit ve elmas) ek olarak, bu koleksiyona fullerenler, karbon nanotüpler ve grafen tabakalarından "katlanmış" birçok egzotik modifikasyon eklediler.
Teorik olarak, karbonun zincir halindeki bir formunun varlığı 19. yüzyılın sonlarında tahmin ediliyordu. Gökbilimciler, yıldızlararası toz ve göktaşı maddesinde karabin varlığına dair işaretler keşfettiler. Carbyne oluşturulabilir doğal olarak ve grafitin şokla sıkıştırılması sırasında. Laboratuvar koşullarında, yeterince uzun karbon zincirleri (44 atoma kadar) yalnızca birkaç yıl önce sentezlendi. Bilim insanları ayrıca karabinayı elde edip stabilize etmeyi de başardılar. oda sıcaklığı.
Karabina etrafında birçok spekülasyon ortaya çıktı. Örneğin, iki karabin teli etkileşime girdiğinde patlayıcı bir füzyon reaksiyonunun meydana geleceğine inanılıyordu. Bilim adamları oybirliğiyle karabinanın çok güçlü ve sert olduğunu savundu, ama ne kadar güçlü? Araştırmacılar ancak şimdi teorileri deneysel olarak test etmeye ve karabinanın özelliklerini sayısal olarak ölçmeye başladılar.
Karbin'in gerçekten "en iyisi" olduğu ortaya çıktı. Spesifik sertliği (yaklaşık 109 Nm/kg), grafenin (0,45 109 Nm/kg) iki katıdır ve spesifik mukavemeti (6,0 107 - 7,5 107 Nm/kg), grafen (4,7 107 -) dahil bilinen tüm malzemeleri geride bırakır. 5,5 107 N∙m/kg), karbon nanotüpler (4,3 107 - 5,0 107 N∙m/kg) ve elmas (2,5·107 - 6,5·107 N∙m/kg). Karabina zincirini kırmak için yaklaşık 10 nN'lik bir kuvvetin uygulanması gerekir.
Karbinin esnekliği (genellikle çoğu polimer ile DNA zinciri arasında bir yerde), zincirin sonuna belirli bir kimyasal grup eklenerek "kapatılabilir". Bu durumda karabina zinciri bir "iplikten" "iğneye" dönüşür.
Karbinin stabilitesine gelince, araştırmacılar iki karbon zincirinin teması üzerine bir "patlamanın" gerçekten mümkün olduğu konusunda hemfikirdi, ancak bunun için bir tür aktivasyon enerjisi bariyerinin aşılması gerekiyor. Bu bariyer sayesinde, yaklaşık 14 nm uzunluğundaki karbin zincirleri, oda sıcaklığında yaklaşık bir gün boyunca stabil kalabilmektedir.
Sayfanın mevcut sürümü henüz doğrulanmadı
Sayfanın güncel sürümü henüz deneyimli katılımcılar tarafından doğrulanmamıştır ve 28 Ağustos 2014'te doğrulanan sürümden önemli ölçüde farklı olabilir; kontroller gereklidir.
Atomların sp-melezleşmesiyle karbon formlarının var olma olasılığı sorusu teorik olarak defalarca ele alınmıştır. 1885 yılında Alman kimyager Adolf Bayer, aşamalı bir yöntem kullanarak asetilen türevlerinden zincir karbonu sentezlemeye çalıştı. Ancak Bayer'in girişimi poliin(bir molekülde en az üç izole veya konjuge C≡C bağı içeren bir bileşik) başarısız oldu; bir zincire bağlı dört asetilen molekülünden oluşan ve son derece kararsız olduğu ortaya çıkan bir hidrokarbon aldı. Alt poliinlerin kararsızlığı, Bayer'in zincir karbonu elde etmenin imkansızlığını öne sürdüğü stres teorisini yaratmasının temelini oluşturdu. Bilim adamının otoritesi, araştırmacıların poliin sentezine olan ilgisini soğuttu ve bu yöndeki çalışmalar uzun süre durduruldu.
Karbonun tek boyutlu (doğrusal) formu uzun zamandır karbon allotropisindeki eksik halka olarak kaldı. Bu alandaki çalışmaların yeniden başlaması için önemli bir teşvik, 1930'larda doğadaki poliasetilen serisinin temsilcilerinin keşfiydi. Bazı bitkilerde ve alt mantarlarda beşe kadar konjuge asetilen grubu içeren poliin bileşikleri keşfedildi. Seleflerinin otoritesine meydan okumaya karar veren ilk kişilerden biri, makromoleküler bileşikler INEOS laboratuvarının kimyagerleri Alexey Mihayloviç Sladkov, Yuri Pavlovich Kudryavtsev'di. Çalışmaları karbonun yeni bir lineer allotropik formunun keşfine yol açtı.
1959-1960'da, Diasetilen bileşiklerinin oksidatif bağlanma reaksiyonunun sistematik çalışmaları, Akademisyen Korshak başkanlığındaki INEOS'un makromoleküler bileşikleri laboratuvarında gerçekleştirildi. İki değerlikli bakır tuzlarının mevcudiyetinde, bu reaksiyonun, temel birimi orijinal diasetilenin karbon iskeletini koruyan polimerler oluşturmak için herhangi bir diasetilen bileşiği ile gerçekleştirilebileceği bulunmuştur. Bu durumda ilk önce polimerik Cu(I) poliasetilenitler oluşur. Oksidatif bağlanma reaksiyonunun bu çeşidine oksidatif dehidropolikondensasyon adı verildi. Bilim adamları, bu tür polikondensasyon için asetilenin monomer olarak kullanılabileceğini öne sürdüler. Asetilen Cu(II) tuzunun sulu amonyak çözeltisine aktarıldığında hızla siyah bir çökelti oluştu. A.M. Sladkov, Yu.P. Kudryavtsev, V.V. Korshak ve V.I. Kasatochkin'i karbonun doğrusal formunu keşfetmeye yönlendiren yol buydu. karabina».
Karbin kaşiflerine göre onlar için en zor şey, karbon atomlarının bir zincire hangi bağlarla bağlandığını belirlemekti. Bunlar alternatif tek ve üçlü bağlar (–С≡С–С≡С–), yalnızca çift bağlar (=С=С=С=С=) veya aynı anda her ikisi olabilir. Sadece birkaç yıl sonra ortaya çıkan karbinde çift bağ bulunmadığını kanıtlamak mümkün oldu. Zincirlerin poliin yapısı, karbinin ozonlanması sırasında oksalik asit oluşumuyla doğrulandı.
Bununla birlikte, teori, 1968'de V.P. Nepochatykh tarafından elde edilen, yalnızca çift bağlı doğrusal bir karbon polimerinin varlığına izin verdi: karşı sentez (polimer glikolün indirgenmesiyle), kümülen bağlarına sahip doğrusal bir karbon polimerinin oluşumuna yol açtı; polikümülen denir. Ortaya çıkan maddede çift bağların varlığının kanıtı, polikümülenin ozonlanmasıyla yalnızca karbondioksitin elde edilmesiydi.
Böylece doğrusal karbonun iki biçimi elde edildi: poliin (–C≡C–) n veya α-karbin ve polikümülen (=C=C=) n veya β-karbin. Keşfin yazarları, karbin yapısı hakkında ayrıntılı bir çalışma yürüttüler. çeşitli metodlar termodinamik ve elektrofiziksel özellikleri incelenmiştir.
A.G. Whittaker tarafından Seylan'da grafit ve ABD'nin çeşitli eyaletlerinden grafit, doğal elmasta V.I. Kasatochkin, Sri Lanka grafitinde F.J. Reitinger, göktaşında G.V. Vdovykin tarafından yapılan karabina içeren karbon maddelerinin keşfedildiğine dair çeşitli raporlar vardır.
Ayrıntılı elde etme yöntemleri, fiziksel ve Kimyasal özellikler karabina ve uygulamaları Yu.P. Kudryavtsev, S.E. Evsyukova, M.B. Guseva, V.P. Babaev, T.G. Shumilova'nın bir dizi çalışmasında anlatılmıştır.
Bazı araştırmacılara göre, carbyne'nin bireyselliği ve yapısı hakkında kesin ve kesin kanıtlar henüz elde edilememişken, diğer yazarlar ise tam tersine böyle bir kanıtın var olduğuna inanmaktadır. Karbinin varlığına ilişkin tartışma büyük ölçüde teşhisinin bir takım teknik zorluklara sahip olmasından kaynaklanmaktadır, çünkü yüksek enerjili yöntemler kullanıldığında karbinin diğer karbon formlarına geçişi mümkündür. Ek olarak, karbin yapısına ilişkin fikirler uzun süredir kusurludur. Carbyne keşfinin yazarları, van der Waals kuvvetleri nedeniyle kristaller halinde paketlenmiş, kümülen veya poliin tipinde bir dizi zincir şeklinde kristal yapısının bir modelini önerdiler. Her karbon atomu sp-hibridizasyon durumunda olduğundan zincirlerin düz olduğu varsayılmıştır.
Aslında, karbinin yapısının, çift bağlı (β-karbin) veya alternatif tek ve üçlü bağlara (a-karbin) sahip zincirler halinde bir araya getirilmiş karbon atomlarından oluştuğu artık tespit edilmiştir. Polimer zincirleri reaktif uçlara sahiptir (yani lokalize bir negatif yük taşırlar) ve karbon atomlarının üst üste binen π-orbitalleri nedeniyle zincirlerin birbirine bağlandığı zincir boşluklarıyla bükülürler. Önemliçapraz bağların oluşumu için demir, potasyum gibi metal safsızlıklarının varlığı vardır. Korshak'ın teorik çalışmasında doğrusal bir karbon zincirinde zikzakların varlığına dair ikna edici kanıtlar elde edildi: hesaplamasının sonuçları, karbinin IR spektrumu ile iyi bir uyum içindedir.
Kristalin karbin yapısına ilişkin daha ileri çalışmaların sonuçlarına dayanarak, birim hücresinin bir modeli önerildi. Bu modele göre, karbin birim hücresi, hücrenin iki katmanlı olduğu ortaya çıkan zikzaklı paralel karbon zincirlerinden oluşur. Bir katmanın kalınlığı altı karbon atomundan oluşan bir zincirdir. Alt katmanda zincirler sıkı bir şekilde paketlenerek altıgenin merkezine ve köşelerine yerleştirilmiştir. Üst tabaka merkezi bir zincir yoktur ve ortaya çıkan boşluk, safsızlık atomları içerebilir. Karbinin kristalizasyonu için katalizör olmaları mümkündür. Bu model, carbyne olgusunu ortaya çıkarmanın anahtarını sağlar ve genel olarak kararsız bir dizi doğrusal karbon zincirinin hangi konfigürasyonda stabilize edilebileceğini açıklar.
