Carbin - XNUMX차원 탄소

Nature Materials 저널이 2016년 XNUMX월에 보도한 바와 같이 비엔나 대학교 물리학과 과학자들은 안정적인 카빈총을 만드는 방법을 찾았습니다. 그래핀(XNUMX차원 탄소)보다 더 강력하다고 여겨지는 XNUMX차원 탄소.

여전히 물질 혁명의 큰 희망이자 선구자로 간주되고 있으며, 기술에서 현실이 되기 전에도 그래핀은 이미 탄소 기반 사촌에 의해 왕좌에서 밀려났을 수 있습니다. 카빈총. 계산에 따르면 카르빈의 인장 강도는 그래핀보다 XNUMX배 더 높지만 인장 강성은 다이아몬드보다 XNUMX배 더 높습니다. Carbyne은 (이론적으로) 실온에서 안정적이며 가닥이 함께 저장되면 예측 가능한 방식으로 교차합니다.

이것은 폴리알킨(C≡C)n 구조를 가진 탄소의 동소체 형태로, 원자는 단일 결합과 삼중 결합이 번갈아 가거나 이중 결합이 축적된 긴 사슬을 형성합니다. 이러한 시스템을 1차원(1D) 구조라고 부르는 이유는 XNUMX원자 두께의 필라멘트에 다른 것이 부착되어 있지 않기 때문입니다. 그래핀의 구조는 길고 넓기 때문에 XNUMX차원으로 남아 있지만 시트의 두께는 원자 XNUMX개에 불과합니다. 지금까지 수행된 연구에 따르면 가장 강력한 형태의 카라비너는 서로 얽힌 두 개의 실로 구성됩니다(XNUMX).

최근까지 카빈총에 대해서는 알려진 바가 거의 없었습니다. 천문학자들은 그것이 운석과 성간 먼지에서 처음 발견되었다고 말합니다.

Mingji Liu와 Rice University의 팀은 경험적 연구에 도움이 될 수 있는 카빈총의 이론적 특성을 계산했습니다. 연구원들은 인장강도, 굴곡강도, 비틀림 변형에 대한 시험을 고려한 분석을 제시했다. 그들은 카르빈의 비강도(즉, 무게 대비 강도 비율)가 그래핀(6,0-7,5×107 Nm/kg), 탄소 나노튜브(4,7-5,5×107 Nm/kg) 및 다이아몬드(4,3-5,0×107 N·m/kg)에 비해 전례 없는 수준(2,5-6,5×107 Nm/kg)이라고 계산했습니다. 원자 사슬에서 단일 결합을 끊으려면 약 10nN의 힘이 필요합니다. 실온에서의 사슬 길이는 약 14nm입니다.

추가하여 관능기 CH2 카빈 사슬의 끝은 DNA 가닥처럼 꼬일 수 있습니다. 다양한 분자로 카라비너 체인을 "장식"함으로써 다른 특성을 변경할 수 있습니다. 수소 원자와 결합하는 특정 칼슘 원자를 추가하면 고밀도 수소 저장 스폰지가 생성됩니다.

새로운 재료의 흥미로운 특성은 측쇄와 결합을 형성하는 능력입니다. 이러한 결합을 형성하고 끊는 과정은 에너지를 저장하고 방출하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 카라비너는 분자의 직경이 원자 하나이기 때문에 매우 효율적인 에너지 저장 재료 역할을 할 수 있으며 재료의 강도는 끊어질 위험 없이 반복적으로 결합을 형성하고 끊을 수 있음을 의미합니다. 분자 자체가 분해됩니다.

모든 것이 카라비너를 늘리거나 비틀면 전기적 특성이 변한다는 것을 나타냅니다. 이론가들은 분자 끝에 특별한 "손잡이"를 배치할 것을 제안하기도 했습니다. 그러면 카바인의 전도도 또는 밴드 갭을 쉽고 빠르게 변경할 수 있습니다.

2. 그래핀 구조 내부의 카라비너 사슬

불행히도 카빈총의 알려진 특성과 아직 발견되지 않은 모든 특성은 재료를 저렴하고 대량으로 생산할 수 없다면 아름다운 이론으로 남을 것입니다. 일부 연구실에서는 카빈을 준비하고 있다고 보고했지만 재료가 매우 불안정한 것으로 판명되었습니다. 일부 화학자들은 카라비너의 두 가닥을 연결하면 폭발. 올해 2월, 그래핀 구조의 "벽" 내부에 실 형태의 안정적인 카라비너가 개발되었다는 보고가 있었습니다(XNUMX).

아마도 서두에서 언급한 비엔나 대학교의 방법론은 돌파구일 것입니다. 곧 알아내야 합니다.