Carbin - 一次元カーボン

Nature Materials 誌が 2016 年 XNUMX 月に報じたように、ウィーン大学物理学部の科学者たちは、安定したカービン銃を作る方法を見つけることに成功しました。グラフェン（二次元カーボン）よりもさらに優れた能力を持つと考えられている一次元カーボン。

グラフェンは、テクノロジーで現実になる前から依然として材料革命の大きな希望であり前兆と考えられていたが、すでにその地位をそのいとこである炭素に奪われた可能性がある。 カービン. 計算によると、カービンの引張強度はグラフェンの XNUMX 倍である一方、その引張剛性は依然としてダイヤモンドの XNUMX 倍高いことがわかりました。カービンは（理論的には）室温で安定しており、そのストランドを一緒に保管すると、予想どおりに交差します。

私たちは、ポリアルキン構造 (C≡C)n を持つ炭素の同素体について話しています。この構造では、原子が単結合と三重結合、または二重結合が交互に重なった長鎖を形成しています。このような系は、1 原子の太さの糸に他に何も付着していないため、1 次元 (XNUMXD) 構造と呼ばれます。グラフェンは長くて広いため、構造は XNUMX 次元のままですが、シートの厚さは原子 XNUMX つだけです。これまでに行われた研究によると、カラビナの最も強力な形状は XNUMX つのストランドを編み合わせて作られることです (XNUMX)。

最近までカービン銃についてはほとんど知られていませんでした。天文学者らによると、隕石や星間塵の中で最初に発見されたという。

Mingjie Liu氏とライス大学のチームは、実証研究の指針となるカービン銃の理論的特性を計算した。研究者らは、引張強さ、曲げ強さ、ねじりひずみの試験を考慮した分析を発表した。彼らは、カルビンの比強度（つまり、重量に対する強度）が、グラフェン（6,0～7,5×107 N・m/kg）と比較して、前例のないレベル（4,7～5,5×107 N・m/kg）であると計算しました。）、カーボンナノチューブ（4,3～5,0×107 N・m/kg）、ダイヤモンド（2,5～6,5×107 N・m/kg）。原子鎖の単結合を切断するには、約 10 nN の力を加える必要があります。室温での鎖長は約 14 nm です。

追加することで 官能基CH2 カルビン鎖の末端は DNA 鎖のようにねじることができます。カラビナチェーンをさまざまな分子で「装飾」することで、他の特性を変えることができます。水素原子と結合する特定のカルシウム原子を追加すると、高密度の水素貯蔵スポンジが形成されます。

新しい材料の興味深い特性は、側鎖と結合を形成する能力です。これらの結合の形成と切断のプロセスを利用して、エネルギーを貯蔵したり放出したりすることができます。したがって、カラビナは、分子の直径が原子 XNUMX 個であり、材料の強度により破壊の危険なく結合の形成と切断を繰り返すことができるため、エネルギーを貯蔵するのに非常に効果的な材料として機能する可能性があります。分子自体が崩壊します。

すべては、カラビナを伸ばしたりねじったりすると、その電気的特性が変化することを示しています。理論家は、カルビンの導電率やバンドギャップを迅速かつ簡単に変更できるようにする特別な「ハンドル」を分子の末端に配置することさえ提案しています。

2. グラフェン構造内のカラビナのチェーン

残念ながら、カービン銃の既知および未発見のすべての特性は、材料を安価かつ大量に製造できなければ、単なる美しい理論にとどまることになります。一部の研究機関はカービン銃を準備したと報告したが、その材料は非常に不安定であることが判明した。化学者の中には、カラビナの XNUMX 本の糸を接続すると、爆風。今年の 2 月に、グラフェン構造の「壁」の内側に糸の形をした安定したカラビナが開発されたという報告が発表されました (XNUMX)。

おそらく、冒頭で述べたウィーン大学の手法は画期的なものでしょう。すぐに分かるはずだ。