Карбин – новая форма углерода, превосходящая по прочности графен
Новая форма углерода, получившая название карбин, прочнее и тверже любого из известных сейчас материалов. Карбин примерно вдвое прочнее графена и углеродных нанотрубок, которые до сегодняшнего дня многими считались самыми прочными материалами. Карбин обладает длинным списком необычных и весьма желанных свойств, которые делают его интересным с точки зрения использования в широком спектре областей, начиная от наноэлектронных/спинтронных устройств и заканчивая высокоплотными аккумуляторами.
Также известный как линейный ацетиленовый углерод, карбин представляет собой очень длинную цепь атомов углерода, соединенных последовательными двойными связями или чередующимися одинарными и тройными. До сегодняшнего дня о карбине было известно очень немного. Астрономы полагают, что карбин есть в метеоритах и межзвездной пыли, а пару лет назад карбиновую цепь из 44 атомов синтезировали в лаборатории. Однако о том, как этот материал образуется, и каковы его свойства, сведений очень мало.
Чтобы прояснить этот вопрос, исследователи из Университета Райса (США) решили вычислить свойства карбина из первых принципов – этот математический подход должен предоставить специалистам хорошую отправную точку для перехода к более эмпирической, экспериментальной работе. Исследователи установили, что карбин исключительно прочен, обладает высокой жесткостью на растяжение (его практически невозможно растянуть), химически стабилен и при этом на удивление гибок.
Хотя карбин не растягивается, он может сгибаться в арку или круг. В этом процессе дополнительное напряжение между атомами углерода меняет электрическую запрещенную зону материала. Эта особенность может привести к появлению некоторых весьма интересных вариантов использования карбина в микроэлектромеханических системах (MEMS). Добавляя в конец карбиновой цепи различные молекулы (например, метиленовой группы), исследователи могут также скручивать материал во многом подобно ДНК, затем вызывать напряжение и модифицировать запрещенную зону. Разные молекулы-«украшения» придают карбиновым цепям различные свойства. Если, например, использовать атомы кальция, можно получить высокоплотную губку для хранения водорода.
Также важно отметить, что, как и графен, карбин обладает толщиной всего в один атом. Это значит, что площадь поверхности у данной массы материала будет относительно велика. Например, один грамм графена обладает площадью поверхности, равной примерно пяти теннисным кортам. Это очень важно, в частности, для технологий хранения энергии, где площадь поверхности электрода прямо пропорциональна энергетической плотности.
Источник: www.radiomaster.ru
