Carbin - carbonio unidimensionale
Come riportato dalla rivista Nature Materials nell'ottobre 2016, gli scienziati della Facoltà di Fisica dell'Università di Vienna sono riusciti a trovare un modo per realizzare una carabina stabile, ad es. Carbonio unidimensionale, considerato ancora più potente del grafene (carbonio bidimensionale).
Considerato ancora come una grande speranza e un presagio della rivoluzione materiale, anche prima che diventasse una realtà nella tecnologia, il grafene potrebbe già essere detronizzato dal suo cugino a base di carbonio - Carbin. I calcoli hanno mostrato che la resistenza alla trazione del carbyne è due volte superiore a quella del grafene, mentre la sua rigidità alla trazione rimane tre volte superiore a quella del diamante. Il carbyne è (teoricamente) stabile a temperatura ambiente e, quando i suoi filamenti vengono immagazzinati insieme, si intersecano in modo prevedibile.
Questa è una forma allotropica di carbonio con una struttura polialchino (C≡C)n, in cui gli atomi formano lunghe catene con legami singoli e tripli alternati o doppi legami accumulati. Un tale sistema è chiamato struttura unidimensionale (1D) perché nient'altro è attaccato al filamento spesso un atomo. La struttura del grafene rimane bidimensionale, poiché è lunga e larga, ma il foglio ha uno spessore di un solo atomo. La ricerca condotta finora suggerisce che la forma più forte di moschettone sarebbe costituita da due fili intrecciati tra loro (1).
Fino a poco tempo si sapeva poco della carabina. Gli astronomi affermano che è stato rilevato per la prima volta in meteoriti e polvere interstellare.
Mingji Liu e un team della Rice University hanno calcolato le proprietà teoriche della carabina, che possono aiutare nella ricerca empirica. I ricercatori hanno presentato un'analisi che tiene conto dei test di resistenza alla trazione, resistenza alla flessione e deformazione torsionale. Hanno calcolato che la forza specifica del carbyne (cioè il rapporto forza/peso) è a un livello senza precedenti (6,0-7,5×107 N∙m/kg) rispetto al grafene (4,7-5,5×107 N∙m/kg), nanotubi di carbonio (4,3-5,0×107 N∙m/kg) e diamante (2,5-6,5×107 N∙m/kg). La rottura di un singolo legame in una catena di atomi richiede una forza di circa 10 nN. La lunghezza della catena a temperatura ambiente è di circa 14 nm.
aggiungendo gruppo funzionale CH2 l'estremità della catena della carabina può essere attorcigliata come un filamento di DNA. Decorando le catene dei moschettoni con varie molecole, è possibile modificare altre proprietà. L'aggiunta di alcuni atomi di calcio che si legano con gli atomi di idrogeno si tradurrà in una spugna di stoccaggio dell'idrogeno ad alta densità.
Una proprietà interessante del nuovo materiale è la capacità di formare legami con catene laterali. Il processo di formazione e rottura di questi legami può essere utilizzato per immagazzinare e rilasciare energia. Pertanto, un moschettone può fungere da materiale di accumulo di energia molto efficiente, poiché le sue molecole hanno un diametro di un atomo e la forza del materiale significa che sarà possibile formare e rompere ripetutamente legami senza il rischio di rompersi. la molecola stessa si rompe.
Tutto indica che allungare o torcere il moschettone ne modifica le proprietà elettriche. I teorici hanno persino suggerito di posizionare speciali "maniglie" alle estremità della molecola, che consentirebbero di modificare rapidamente e facilmente la conduttività o il gap di banda del carbyne.
2. Una catena di moschettoni all'interno di una struttura in grafene
Sfortunatamente, tutte le proprietà conosciute e non ancora scoperte della carabina rimarranno solo una bella teoria se non riusciamo a produrre il materiale a buon mercato e in grandi quantità. Alcuni laboratori di ricerca hanno riferito di aver preparato una carabina, ma il materiale si è dimostrato altamente instabile. Alcuni chimici credono anche che se colleghiamo due fili di un moschettone, ci sarà lo scoppio. Ad aprile di quest'anno è stato segnalato lo sviluppo di un moschettone stabile sotto forma di fili all'interno delle "pareti" della struttura in grafene (2).
Forse la metodologia dell'Università di Vienna menzionata all'inizio è una svolta. Dovremmo scoprirlo presto.
