Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Карбин – это ещё одна аллотропная модификация углерода, такая же как графит, фуллерен или углеродные нанотрубки. Как утверждают исследователи, рассчитывающие его свойства, он может оказаться прочнее собратьев, даже прочнее чем признанные «рекордсмены» графен или алмаз.
Карбин – линейный полимер, представляющий собой цепочки из атомов углерода, соединённых вместе двойными или (другой тип строения) одинарными и тройными химическими связями. Впервые этот материал был получен в 60-х годах XX века советскими учёными в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР (ныне ИНЭОС).
Карбин может обладать массой примечательных свойств, но никто никогда не получал его в достаточно большом количестве (некоторые эксперты в принципе сомневались в том, что это возможно).
В своей новой работе физик-теоретик Борис Якобсон (Boris Yakobson) и его коллеги из университета Райса доказывают, что предел прочности (способность выдерживать растяжение) карбина превосходит предел любого другого известного науке материала. Учёные делают свои выводы на основе компьютерных моделей, которые просчитывал суперкомпьютер.
Графен (представляет собой двумерные листы из атомов углерода), который считается сверхпрочным материалом (недавно корейцы с его помощью «упрочнили» металл), уступает карбину в прочности примерно вдвое.
Учёные подсчитали:чтобы прорвать лист графена, потребуется создать такое давление, которое было бы создано, если бы удалось поставить слона на карандаш. Также они пришли к выводу, что карбин по этому параметру в 2 раза лучше графена и углеродных нанотрубок (выдержит двух слонов на кончике карандаша), и в три раза лучше алмаза.
Также карбин может продемонстрировать ряд других полезных свойств. Например, он, подобно стеклу, может быть магнитным полупроводником (проводимость хуже чем у металлов, но лучше чем у диэлектриков, таких как стекло) и может использоваться в качестве датчика для обнаружения скручивания.
Нановерёвки и наностержни карбина, цепочки атомов углерода, могут быть прочнее алмаза, если учёным удастся наладить массовое производство удивительного материала. Его можно будет использовать в электронике и для хранения энергии.
Некоторые учёные синтезировали небольшое количество карбина в лабораториях, но докладывали, что материал был крайне нестабилен. А некоторые химики и вовсе предположили, что две соприкоснувшиеся нити вызовут взрыв.
«Нашей целью было сопоставить все эти данные, чтобы составить полную механическую характеристику карбина как материала», — рассказывает Василий Артюхов, соавтор исследования.
Научная статья авторов нынешнего исследования опубликована в журнале ACS Nano. Кое-какая ценная информация предложена и в пресс-релизе университета Райса.