Latar Belakang Hingga awal 1960-an abad ke-20 itu diterima secara umum bahwa
hanya ada dua bentuk karbon kristal - berlian
dan grafit, tersebar luas di alam dan dikenal
manusia sejak zaman dahulu. Banyak peneliti
menyatakan kebingungan dan menganggapnya agak tidak logis bahwa
keberadaan elemen dengan kimia terkaya
terbatas hanya pada dua modifikasi alotropik.

Latar Belakang

Berlian - bentuk karbon tiga dimensi (spasial) - terbentuk
atom karbon dalam keadaan hibridisasi sp3 (Gbr. 1a). dalam grafit
- bentuk dua dimensi (planar) - semua atom karbon berada di
keadaan hibridisasi sp2 (Gbr. 1b). Itu alami
menyarankan bahwa harus ada alotropik lain
bentuk karbon - rantai (linier) - dengan sp-hibridisasi
atom karbon (Gbr. 1c). Masalah ini telah menarik
perhatian para ilmuwan - baik teori maupun praktisi.

Pengalaman Bayer

Pada tahun 1885, ahli kimia Jerman A. Bayer
mencoba mensintesis rantai
karbon dari turunan asetilena
metode bertahap. tetapi
Upaya Bayer untuk mendapatkan polyyne
gagal, dia mendapat
empat hidrokarbon
molekul asetilena terhubung
rantai, dan ternyata
sangat tidak stabil.
Bekerja ke arah ini untuk waktu yang lama
berhenti.

Penemuan karabin

Pada tahun 1959-1960 di laboratorium
senyawa makromolekul INEOS,
dipimpin oleh Akademisi Korshak,
studi sistematis dilakukan
reaksi kopling oksidatif
senyawa diacetylene. Dulu
menemukan bahwa dengan adanya garam
tembaga divalen, reaksi ini dapat
dilakukan dengan diacetylene apapun
senyawa membentuk polimer
tautan dasar yang mempertahankan
kerangka karbon dari diacetylene awal.
Dalam hal ini, polimer
Cu(I) poliasetilida. Pilihan ini
reaksi kopling oksidatif adalah
disebut oksidatif
dehidropolikondensasi.
V.V. Korshak

Penemuan karabin

Para ilmuwan telah menyarankan itu sebagai monomer untuk itu
polikondensasi, Anda dapat mengambil asetilena. Memang, di
melewatkan asetilena ke dalam larutan amonia berair dari garam Cu(II)
endapan hitam cepat keluar. Ini adalah jalan yang menuntun
A.M.Sladkov, V.V.Korshak, V.I.Kasatochkin dan Yu.P.Kudryavtsev
(foto) hingga penemuan bentuk karbon linier, yang menurut mereka
Usulan Sladkov, disebut "karabin" * (dari
lat. carboneum (karbon) dengan akhiran "in", diadopsi di
kimia organik untuk menunjukkan ikatan asetilen).
Dari kiri ke kanan:
V.V. Korshak,
A.M. Sladkov,
Yu.P. Kudryavtsev,
V.I. Kasatochkin

Struktur karabin

Menurut penemu karabin, yang paling sulit adalah
tentukan tautan apa yang terhubung dalam rantai
C
C
C
C
C
C
C
atom karbon
,
,
C
n
atau ikatan rangkap dua dan rangkap tiga secara bersamaan.
Beberapa tahun kemudian, dimungkinkan untuk membuktikan bahwa dalam rangkap karabin
tidak ada koneksi. Konfirmasi struktur polyyne dari rantai
pendidikan yang dilayani asam oksalat selama ozonasi
karabin:
n
C
C
O3
C
C
H2O
HAI
HAI
HAI
n
C
HO
n
HAI
n
HAI
C
Oh

Dehydropolycondensation oksidatif dari asetilena

Metode pertama untuk mendapatkan karabin adalah oksidatif
dehidropolikondensasi asetilena. Asetilen dilewatkan
larutan amonia berair dari garam Cu(II), reaksi cepat
terbentuknya endapan hitam pekat,
poliasetilida tembaga. Saat kering, bedak ini
meledak saat dipanaskan, dan saat basah - saat diledakkan.
Secara skematis proses dehydropolycondensation oksidatif
asetilena dapat ditulis dalam bentuk berikut untuk x + y + z = n:
n H
C
C
Cu
H
C
Cu
C
x
+
C
H
H
2+
C
H
kamu
+
Cu
FeCl3
H
C
C
H
n
C
C
H
z

polikumulen

Pada tahun 1968 V.P. Nepochatykh (mahasiswa pascasarjana
Sladkov) dengan sintesis lawan
(pemulihan polimer
glikol) menerima linier baru
polimer karbon dengan cumulene
ikatan, itu disebut polikumulen.
Bukti dari struktur ini adalah
fakta bahwa ozonasi
polycumulene hanya diperoleh
karbon dioksida:
C
O3
C
n
2nCO2

polikumulen

Kumulena dengan berat molekul tinggi adalah
bubuk coklat tua yang tidak larut dengan dikembangkan
luas permukaan spesifik (200–300 m2/g) dan densitas 2,25
g/cm3. Ketika dipanaskan selama berjam-jam pada 1000 ° C dan
mengurangi tekanan polikumulen sebagian
mengkristal. Dalam diperoleh setelah anil seperti itu
produk menggunakan elektronik tembus pandang
mikroskop mengungkapkan dua jenis kristal tunggal,
sesuai dengan - dan -modifikasi karabin.

Polikondensasi karbon suboksida dengan dimagnesium bromida

Modifikasi cumulene dari karabin (β-karabin) diperoleh menurut
khusus dikembangkan oleh metode dua tahap Sladkov. pada
tahap pertama adalah polikondensasi karbon suboksida
(C3O2) dengan dimagnesium dibromoacetylene menurut jenis reaksi Grignard dengan
pembentukan polimer glikol:
tidak
C
C
C
HAI
+
n Br MgC
C MgBr
C
C
C
C
C
Oh
Oh
Pada langkah kedua, polimer glikol ini direduksi
aksi stannous klorida dalam lingkungan asam:
C
C
C
Oh
C
C
Oh
+ n SnCl2
n
C
C
C
C
C
+ n SnO + 2n HCl
2
n
n

Dehidrohalogenasi polimer yang mengandung halogen

Rantai karbon terbentuk terlebih dahulu selama polimerisasi
monomer yang sesuai, dan dalam sintesis karabin, masalahnya
terdiri dari fakta bahwa dengan eliminasi lengkap hidrogen halida
mempertahankan rantai karbon linier ini. lengkap
dehidrohalogenasi dimungkinkan jika atom karbon tetangga
jumlah atom halogen dan hidrogen sama. Jadi
HSP yang nyaman untuk mendapatkan karabin beragam
polivinilidena halida (bromida, klorida dan fluorida), poli(1,2dibromoetilena), poli(1,1,2- dan 1,2,3-triklorobutadiena), misalnya:
CH2
CHal2
+B
n
-nHHal
CH
C Hal
+B
n-nHHal
C
C
n
Reaksi dehidrohalogenasi biasanya dilakukan dengan adanya
larutan alkali (B–) dalam etanol dengan penambahan polar
pelarut. Saat menggunakan tetrahydrofuran, sintesis berlangsung
pada suhu kamar untuk menghindari kebocoran
reaksi samping.

Struktur karabin

C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
Sekarang
ditemukan bahwa struktur
atom bentuk karabin
karbon dikumpulkan dalam rantai
ikatan rangkap (β-karabin)
atau bergantian
tunggal dan tiga
ikatan (α-karabin).
Rantai polimer adalah
ujung reaktif dan
membungkuk dengan rantai
lowongan, di tempat dimana
rantai terhubung antara
dengan tumpang tindih
orbital p atom karbon
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C

Sifat karabin:

semikonduktor tipe-n;
konduktivitas listrik di bawah pengaruh cahaya
karabin sangat meningkat;
karabin bahkan tidak kehilangan fotokonduktivitas
pada suhu hingga 500 °C;
alotropik dalam hal kapasitas panas
bentuk karbon disusun secara berurutan:
berlian< графит < карбин, что согласуется с
kekakuan kerangka berosilasi ini
sistem;
nilai kalor rata-rata karabin
jauh lebih sedikit dari grafit dan
berlian.

Karbin di alam

Bentuk karbon alotropik baru juga ditemukan di
alam. Pada tahun 1942, saat menganalisis batuan dari kawah Arizona,
bubuk putih kristal ditemukan, yang terdiri dari:
hanya dari karbon.
Kawah Arizona

Karbin di alam

Pada tahun 1967, ahli geokimia Soviet G.P. Vdovykin melaporkan tentang
penemuan bentuk kristal serupa di
Meteorit Uraeus baru.
Meteorit Urey Baru

Aplikasi karabin

Carbin telah menemukan aplikasi dalam elektronik,
astronotika, penerbangan, dan kedokteran. menjanjikannya
aplikasi dalam optik, microwave dan listrik
teknologi, dalam desain sumber arus, dll. Secara keseluruhan
daerah ini, tinggi
stabilitas bahan.
Mengingat biokompatibilitas yang tinggi dan
non-toksisitas karabin sangat penting
memperoleh penerapannya dalam teknologi medis.

Karbin dalam pengobatan

Sladkov dengan sekelompok karyawan mengembangkan teknologi serat
"Vitlan" dengan lapisan karabin, dari mana mereka dibuat
prostesis pembuluh darah, tahan lama, elastis, tidak beracun,
dengan sifat tromboresistif yang tinggi.
Karbon seperti karabin telah menemukan aplikasi dalam pembuatan
benang jahit kuat yang tidak sobek, untuk menutupi gosokan
permukaan sendi buatan, dan baru-baru ini dimulai
terapkan dalam oftalmologi. Ini menjanjikan untuk menggunakannya di
urologi dan kedokteran gigi.

"Karbin" adalah bahan yang dibuat dari atom karbon, yang dirakit dalam rantai dengan cara tertentu. Dibuat di laboratorium bentuk baru karbon - "Carbin", yang dapat dirasakan dengan tangan, para ilmuwan tidak mengenalinya untuk waktu yang lama. Sampai mereka menemukannya di alam.

Carbin - bahan nano masa depan

Para ilmuwan pertama kali menemukan "Carbin" dalam potongan beberapa meteorit, hanya setelah itu diakui sebagai bahan yang ada.

Setelah percobaan yang panjang, "Carbin" disintesis di laboratorium, tetapi jumlahnya sangat sedikit sehingga sifat-sifat utamanya harus ditentukan dengan metode matematika.

Mereka menghitung bahwa kekuatan "Carbin" hampir 2 kali lebih tinggi dari kekuatan "Graphene" dan menemukan bahwa molekul "Carbin" tidak meregang, tetapi tidak kehilangan fleksibilitas. Ini adalah bahan kimia yang tidak aktif. Dengan menambahkan molekul zat tertentu ke "Karbin", dimungkinkan untuk mendapatkan bahan dengan sifat yang sama sekali berbeda.

V waktu yang diberikan fisik dan Sifat kimia"Carbina" sudah dipelajari dengan baik. Penciptaan bahan dengan penggunaan "Carbine" dalam volume industri, yang kekuatannya dua kali lebih kuat dari "Graphene", dimulai. Bahan-bahan ini memiliki daya rekat yang baik dan secara kimiawi tidak aktif.

"Karbin" seperti "Grafena" memiliki ketebalan 1 atom. Ini berarti bahwa luas permukaan dalam kaitannya dengan massa sangat besar. Jadi, itu bisa digunakan dalam pembuatannya baterai dan superkapasitor.

Selain itu, "Karbin" memiliki sejumlah sifat lain yang memungkinkannya digunakan dalam elektronik dan obat-obatan.

Berdasarkan sifat elektronik, para ilmuwan membangun sensor untuk gas, cahaya, dan keberadaan kehidupan. Samsung Advanced Technology Institute sedang mengerjakan tampilan fleksibel, transistor, dan perangkat penyimpanan.

"Karbin" memiliki kompatibilitas biologis yang tinggi, sehingga banyak digunakan dalam pengobatan. Dengan menggunakan prostesis vaskular "Karbin", benang jahit, pelapis untuk sambungan gosok dibuat. Ini sudah digunakan dalam oftalmologi, urologi dan kedokteran gigi.

»
Penemuan ilmiah dalam mempelajari sifat-sifat karbon.

Penemuan ilmiah "Bentuk kristal baru dari karbon - karabin".

Rumus pembukaan:"Sebuah fenomena yang sebelumnya tidak diketahui tentang keberadaan bentuk kristal baru karbon, karabin, secara eksperimental ditetapkan, yang, tidak seperti berlian dan grafit, dicirikan oleh struktur rantai (linier) makromolekul karbon."
Penulis: V. I. Kasatochkin, A. M. Sladkov, Yu. P. Kudryavtsev, V. V. Korshak.
Nomor dan tanggal prioritas: 107 tanggal 4 November 1960

Deskripsi pembukaan.
Karbon - elemen unik. Ini membentuk senyawa yang tak terhitung jumlahnya, berfungsi sebagai bahan bakar dan bahan baku yang sangat baik untuk mendapatkan hasil maksimal bahan yang berbeda dan produk dari mereka. Karena strukturnya, ia membentuk sejumlah besar senyawa hanya dengan hidrogen, dan total dari semua jenis senyawa kimia yang mengandung karbon, termasuk yang ada di dalam sel makhluk hidup, melebihi dua juta.

Kunci untuk mengungkap perilaku karbon, yang memiliki struktur rantai atom tertentu, tidak segera diambil. Ini didahului oleh beberapa dekade penelitian ilmiah. Untuk waktu yang lama, hanya dua bentuk kristal karbon yang diketahui - berlian dan grafit, yang memiliki sifat yang sangat berbeda. Intan, zat paling keras yang diketahui di Bumi, transparan dan memiliki sifat khas isolator listrik. Grafit sangat lembut, buram, menghantarkan listrik dengan baik.

Doktor Ilmu Kimia V. I. Kasatochkin dari Institute of Combustible Fossils, bersama dengan ilmuwan dari Institute of Organoelement Compounds, Doktor Ilmu Kimia A. M. Sladkov, Kandidat Ilmu Kimia Yu. Bentuk kristal karbon yang disebut carbyne. Itu diperoleh dari asetilena. Bentuk ketiga dari karbon kristal memiliki sifat semikonduktor dan fotokonduktivitas.

Karbin juga ditemukan dalam bentuk alaminya. Baru-baru ini, di kawah Rees (Bavaria), yang terbentuk sebagai akibat dari jatuhnya meteorit, karbon kristal ditemukan, mirip dengan struktur karabin. Karbon yang sama ditemukan oleh para ilmuwan dari Institut Geokimia dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet di meteorit Novy Urey. Fakta-fakta ini menunjukkan bahwa karabin sangat stabil dan terbentuk di bawah kondisi lingkungan tertentu. Mempelajari kondisi ini akan membantu perkembangan kosmokimia. Perbedaan tajam dalam struktur dan sifat dari tiga bentuk karbon kristalin—berlian, grafit, dan karbina—dikaitkan dengan tiga kemungkinan variasi struktur elektronik hibrida atom karbon dan, akibatnya, dengan perbedaan dalam jenis ikatan interatomik.

Menurut teori bentuk transisi karbon, kombinasi varietas hibrida atom yang tidak sama dalam struktur polimer tunggal memunculkan banyak bentuk amorf dari zat ini. Kaca karbon adalah contoh khas karbon amorf, yang menggabungkan ketiga jenis atom hibrida dengan tiga jenis ikatan - berlian, grafit, dan karabin. Jumlah kombinasi atom hibrida dalam rasio yang berbeda sangat besar. Karena itulah muncul material karbon baru dengan berbagai sifat. Dasar dari bahan-bahan ini adalah karbon amorf.

Perhatian terhadap bahan-bahan menakjubkan ini di seluruh dunia meningkat setiap tahun. Pusat ilmiah khusus yang besar sedang dibuat. Pencarian bahan karbon baru terus dilakukan. Ringan yang tidak biasa, dikombinasikan dengan ketahanan panas, ketahanan terhadap lingkungan kimia yang agresif, dan ketidakmampuan untuk magnetisasi, tidak diragukan lagi akan memungkinkan zat ini untuk mengambil posisi terdepan di antara bahan struktural lainnya di bidang sains progresif dalam waktu dekat.

· Aplikasi · Efek toksik · Artikel terkait · Komentar · Catatan · Sastra · Situs resmi ·

Skema struktur berbagai modifikasi karbon
sebuah: berlian, B: grafit, C: lonsdaleite
D: fullerene - buckyball C 60 , e: fullerene C 540 , F: fullerene C 70
G: karbon amorf, H: tabung nano karbon

Lagi: Alotropi karbon

Karbon kristal

• berlian
• Grafena
• grafit
• Karabin
• lonsdaleite
• berlian nano
• Fullerene
• fullerite
• Fiber Karbon
• serat nano karbon
• nanotube karbon

karbon amorf

• Karbon aktif
• Arang
• Batubara fosil: antrasit, dll.
• Coke batubara, kokas minyak bumi, dll.
• karbon kaca
• karbon hitam
• nanofoam karbon

Dalam praktiknya, biasanya bentuk amorf yang tercantum di atas adalah: senyawa kimia dengan kandungan karbon tinggi, daripada bentuk karbon alotropik murni.

bentuk cluster

• Astralens
• dikarbon
• nanocone karbon

Struktur

Orbital elektron atom karbon dapat memiliki geometri yang berbeda, berdasarkan tingkat hibridisasi orbital elektronnya. Ada tiga geometri dasar atom karbon.

• tetrahedral, dibentuk dengan mencampurkan satu elektron s- dan tiga elektron p (hibridisasi sp3). Atom karbon terletak di tengah tetrahedron, dihubungkan oleh empat ikatan setara dengan atom karbon atau lainnya di simpul tetrahedron. Geometri atom karbon ini sesuai dengan modifikasi alotropik dari berlian karbon dan lonsdaleite. Karbon memiliki hibridisasi seperti itu, misalnya, dalam metana dan hidrokarbon lainnya.
• trigonal, dibentuk dengan mencampurkan satu s- dan dua orbital p-elektron (hibridisasi sp2). Atom karbon memiliki tiga ikatan ekuivalen yang terletak pada bidang yang sama dengan sudut 120° satu sama lain. Orbital p, yang tidak terlibat dalam hibridisasi dan terletak tegak lurus terhadap bidang ikatan , digunakan untuk membentuk ikatan dengan atom lain. Geometri karbon ini khas untuk grafit, fenol, dll.
• digonal, dibentuk dengan mencampurkan satu elektron s dan satu elektron p (hibridisasi sp). Selain itu, dua awan elektron memanjang sepanjang arah yang sama dan terlihat seperti halter asimetris. Dua elektron p lainnya membentuk ikatan. Karbon dengan geometri atom seperti itu membentuk modifikasi alotropik khusus - Karbin.

Pada tahun 2010, peneliti Universitas Nottingham Stephen Liddle dan rekan memperoleh senyawa (dilithiomethandium monomer) di mana empat ikatan karbon berada di bidang yang sama. Sebelumnya, kemungkinan "karbon datar" diprediksi oleh Paul von Schleyer untuk suatu zat, tetapi tidak disintesis.

grafit dan berlian

Modifikasi alotropik karbon yang utama dan dipelajari dengan baik adalah intan dan grafit. Dalam kondisi normal, hanya grafit yang stabil secara termodinamika, sedangkan berlian dan bentuk lain yang metastabil. Pada tekanan atmosfer dan suhu di atas 1200 K, berlian mulai berubah menjadi grafit; di atas 2100 K, transformasi terjadi dalam hitungan detik. H 0 transisi - 1,898 kJ / mol. Pada tekanan normal karbon menyublim pada 3780 K. Karbon cair hanya ada pada tekanan eksternal tertentu. Titik rangkap tiga: grafit-cair-uap T = 4130 K, R= 10,7 MPa. Transisi langsung grafit menjadi intan terjadi pada 3000 K dan tekanan 11-12 GPa.

Pada tekanan di atas 60 GPa, pembentukan modifikasi C III yang sangat padat (kerapatan 15-20% lebih tinggi dari kerapatan intan), yang memiliki konduktivitas logam, diasumsikan. Pada tekanan tinggi dan relatif suhu rendah(sekitar 1.200 K), modifikasi heksagonal karbon terbentuk dari grafit berorientasi tinggi dengan kisi kristal tipe wurtzite - lonsdaleite (a = 0,252 nm, c = 0,412 nm, grup ruang P6 3 /mmc), kepadatannya adalah 3,51 g/cm, yaitu sama dengan berlian. Lonsdaleite juga ditemukan di meteorit.

Berlian sangat halus (nanodiamonds)

Pada tahun 1980-an di Uni Soviet, ditemukan bahwa di bawah kondisi pemuatan dinamis bahan yang mengandung karbon, struktur seperti berlian dapat terbentuk, yang disebut berlian ultrafine (UDD). Saat ini, istilah "nanodiamonds" semakin banyak digunakan. Ukuran partikel dalam bahan tersebut adalah beberapa nanometer. Kondisi untuk pembentukan UDD dapat diwujudkan selama peledakan bahan peledak dengan keseimbangan oksigen negatif yang signifikan, misalnya, campuran TNT dengan RDX. Kondisi seperti itu juga dapat terjadi selama tumbukan benda langit di permukaan bumi dengan adanya bahan yang mengandung karbon (organik, gambut, batu bara, dll.). Ya, di zona musim gugur Meteorit Tunguska UDD ditemukan di lantai hutan.

Karabin

Modifikasi kristal karbon dari singoni heksagonal dengan struktur rantai molekul disebut Karbin. Rantainya berupa poliena (-CC-) atau polikumulen (=C=C=). Beberapa bentuk karabin diketahui, berbeda dalam jumlah atom dalam sel satuan, ukuran sel dan kepadatan (2,68-3,30 g/cm). Karbin terjadi di alam dalam bentuk mineral chaoite (garis-garis putih dan inklusi dalam grafit) dan diperoleh secara artifisial - dengan dehidropolikondensasi oksidatif asetilena, dengan aksi radiasi laser pada grafit, dari hidrokarbon atau CCl 4 dalam plasma suhu rendah.

Carbyne adalah bubuk kristal halus berwarna hitam (densitas 1,9-2 g / cm), memiliki sifat semikonduktor. Diterima di kondisi buatan rantai panjang atom karbon yang ditumpuk sejajar satu sama lain.

Carbyne adalah polimer linier karbon. Dalam molekul karabin, atom karbon dihubungkan dalam rantai secara bergantian baik dengan ikatan rangkap tiga dan tunggal (struktur poliena) atau secara permanen dengan ikatan rangkap (struktur polikumulen). Zat ini pertama kali diperoleh oleh ahli kimia Soviet V. V. Korshak, A. M. Sladkov, V. I. Kasatochkin dan Yu. P. Kudryavtsev pada awal 1960-an. di Institut Senyawa Organoelemen dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. Karbin memiliki sifat semikonduktor, dan di bawah pengaruh cahaya, konduktivitasnya meningkat pesat. Properti ini didasarkan pada yang pertama penggunaan praktis- dalam fotosel.

Fullerene dan karbon nanotube

Karbon juga dikenal dalam bentuk partikel cluster C 60 , C 70 , C 80 , C 90 , C 100 dan sejenisnya (Fullerene), dan selain itu graphenes, nanotube dan struktur kompleks - astralenes.

Karbon amorf (struktur)

Struktur karbon amorf didasarkan pada struktur tidak teratur dari grafit kristal tunggal (selalu mengandung pengotor). Ini adalah kokas, coklat dan batubara keras, karbon hitam, jelaga, karbon aktif.

Grafena

Lagi: Grafena

Grafena adalah modifikasi alotropik karbon dua dimensi, dibentuk oleh lapisan atom karbon setebal satu atom, dihubungkan melalui ikatan sp ke dalam kisi kristal dua dimensi heksagonal.

Carbin akan menghilangkan gelar material yang paling tahan lama dari graphene jika dan segera setelah dapat diproduksi dalam jumlah yang signifikan. Hal ini dinyatakan dalam sebuah artikel oleh fisikawan teoretis Boris Yakobson dan rekan-rekannya, yang diterbitkan minggu ini.

Belum lama ini, graphene menjadi berita utama, menjadi bahan yang paling tahan lama. Untuk eksperimen dengan graphene pada 2010, Hadiah Nobel diberikan. Tetapi para ilmuwan mungkin telah mensintesis bahan baru yang paling kuat yang dikenal sebagai karabin.

Sifat-sifat karabin menjadi dikenal di musim panas. Bahan ini adalah rantai atom karbon yang dihubungkan secara seri dengan ikatan rangkap atau dengan ikatan rangkap tiga dan tunggal secara bergantian. Ini, di satu sisi, membuat carbyne menjadi bahan satu dimensi - tidak seperti graphene dua dimensi atau tabung nano karbon berongga tiga dimensi.

Artikel baru mengatakan bahwa jika diproduksi dalam jumlah yang cukup, dimungkinkan untuk mengambil keuntungan dari sejumlah sifat unik karabin. Secara khusus, perhitungan telah menunjukkan bahwa kekuatan tarik material baru bisa dua kali lebih tinggi dari graphene. Ini juga dua kali lebih keras dari graphene dan tiga kali lebih keras dari berlian. Selain itu, carbyne memiliki sifat semikonduktor yang menonjol dan dapat bertindak sebagai bahan untuk perangkat penyimpanan energi.

Tetapi hanya sedikit orang yang sudah ingat bahwa karabin juga disebut ALEKsey SLADCOV'S CARBON.

Pada tahun 1960, karabin disintesis oleh ahli kimia Soviet A.M. Sladkov 1922-1982 di dalam tembok Institut Senyawa Organoelemen di Moskow dan dinamai menurut namanya karabin. Dia tidak menyadari bahwa, memiliki properti unik, zat yang dibuat secara artifisial ini menarik perhatian seluruh dunia dan penggunaan praktisnya dimulai di berbagai bidang kehidupan manusia, misalnya, dalam kedokteran dan elektronik. ‎Pada tahun 1968, ilmuwan Amerika, A. El Goresi dan G. Donney, memeriksa sampel kawah meteorit(Jerman, Bavaria), demineralisasinya dengan perlakuan dengan berbagai asam. Dalam konsentrat yang tidak larut, itu adalah grafit. Para ilmuwan telah menemukan di dalamnya diselingi dengan zat yang tidak diketahui berwarna putih keperakan - karbon. Sifat optik zat sama sekali tidak mirip dengan sifat berlian alami atau modifikasi kristal yang diperoleh secara artifisial - lonsdaleite. Zat yang ditemukan ternyata merupakan bentuk karbon alotropik baru (“karbon putih”), yang dikonfirmasi oleh penelitiannya menggunakan difraksi sinar-X. Para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa bentuk belut ini terbentuk dari grafit sebagai akibat dari meteorit yang jatuh di bawah pengaruh suhu tinggi dan tekanan.

Hal yang paling paradoks dalam cerita ini adalah keberadaan karabin, yang di laboratorium A.M. Sladkov dapat dilihat, disentuh, melakukan eksperimen dengannya, hingga penemuannya di alam tidak diakui secara resmi. Lebih tepatnya, mereka berhati-hati dengan pengakuannya, dengan demikian menegaskan sekali lagi betapa kuatnya manifestasi konservatif dalam sains, betapa sulitnya membuktikan kekeliruan pernyataan otoritas yang diakui. Salah satu yang pertama berani menantang otoritas pendahulunya adalah ilmuwan Rusia berbakat Alexei Mikhailovich Sladkov. Pekerjaan yang dilakukan olehnya di Institut Senyawa Organoelemen, yang dibedakan menurut karyawan laboratoriumnya oleh I. Golding dan N. Vasneva, dengan "kehalusan dan kejelasan niat yang mengejutkan," polikondensasi oksidatif asetilena, dipimpin untuk penemuan bentuk alotropik linier baru dari karbon.

Menjadi putra seorang ahli kimia Rusia terkenal yang ditekan pada tahun tiga puluhan, seorang profesor di Institut Teknologi Kimia Moskow. DI. Mendeleev, direktur ilmiah dari Institut terbesar produk makanan dan pewarna (NIOPIK), A.M. Sladkov tidak menemukan pengakuan pada saat itu. Dia menghindari urusan publik dengan segala cara yang mungkin dan tidak berada di jajaran CPSU karena ayahnya yang tertekan.

Sertifikat penulis untuk metode memperoleh karabin oleh Komite Penemuan dan Penemuan di bawah Dewan Menteri Uni Soviet terdaftar sebagai penemuan dengan prioritas 1960 hanya pada 7 Desember 1971. Itu. sebelas tahun setelah seri pengalaman sukses. Butuh sebelas tahun menunggu untuk mematahkan ketidakpercayaan penemuan, yang membantah otoritas dunia. Setelah menerima karabin, A.M. Sladkov sampai pada gagasan tentang banyaknya bentuk karbon karabin, keberadaan jumlah yang besar polimer karbon dasar. Studi selanjutnya oleh para ilmuwan mengkonfirmasi dugaan ini. Seringkali ada publikasi dalam literatur ilmiah yang mengklaim sintesis bentuk kristal baru atau modifikasi alotropik karbon.

Sebagai konfirmasi atas hal ini, pada tahun 1985, misalnya, ditemukan sebuah keluarga besar molekul karbon berbentuk bola yang disebut fullerene. Penemuan ini memberikan dorongan baru untuk penelitian di seluruh dunia di bidang karbon dan bentuk alotropiknya. Penulis penemuan berikutnya - sekelompok ilmuwan Amerika - dibawa pada tahun 1996 Penghargaan Nobel. Bukankah semua ini berarti bahwa, sebagai penemu bentuk-bentuk baru molekul karbon ini, ilmuwan Rusia memiliki banyak alasan untuk mengklaim, terlebih lagi, untuk menerima Hadiah Nobel atas penemuannya yang luar biasa tentang KARBIN!?

pada saat ini mendapatkan karabin tetap sangat tugas yang menantang, oleh karena itu, para ilmuwan belum melakukan eksperimen dengan materi nyata, tetapi beralih ke pemodelan mekanika kuantum pada superkomputer. "V karya sebelumnya… perhatian difokuskan pada beberapa karakteristik individualnya, tetapi kami mulai mengkarakterisasinya dari semua sisi sekaligus, yaitu, untuk membuat model mekanis material yang lengkap,” kata Artyukhov.

Hasil pemodelan tersebut menunjukkan bahwa karabin memiliki kekakuan tinggi yang unik - kekuatan spesifiknya per kilogram massa adalah 1 juta kilonewton per meter. Ini dua kali lebih kuat dari nanotube dan graphene (0,45 juta kilonewton) dan hampir tiga kali lebih kuat dari berlian - 0,35 juta kilonewton). “Kami juga menemukan beberapa fenomena menarik lainnya, seperti fakta bahwa karabin dapat “dihidupkan” kekakuan torsional dengan menempelkan gugus fungsi tertentu ke ujungnya,” kata sumber badan tersebut.

Selain itu, Yakobson dan rekan-rekannya dapat membuktikan bahwa ketika seutas benang karabin diregangkan, sifat kelistrikannya berubah secara radikal - ia "berubah" dari bentuk kumulen (yang merupakan konduktor) menjadi bentuk poliena (dielektrik), yang adalah, dengan menarik benang carbyne, Anda dapat mematikan dan memasukkan konduksi.

Bukan lift luar angkasa, tapi elektronik

Sejauh ini, teknologi untuk mendapatkan karabin sangat kompleks. Benang karabin terpanjang - 6 nanometer - diperoleh pada tahun 2010 oleh para ilmuwan dari Kanada. Oleh karena itu, menurut Artyukhov, karabin dapat digunakan sebagai komponen dari berbagai sistem nano yang kompleks. "Ini bisa berfungsi sebagai 'nanotether' atau 'nanorod' (tergantung panjangnya), serta 'kabel' konduktif atau semikonduktor," kata ilmuwan.

Terlepas dari kekuatan mekanisnya yang unik, karabin tidak mungkin digunakan untuk membuat kabel makroskopik yang sangat kuat, seperti "elevator ruang angkasa".

“Faktanya adalah bahwa kekuatan suatu material selalu ditentukan bukan oleh yang terkuat, tetapi, sebaliknya, oleh “tautan” terlemah di dalamnya. Dalam serat karbon, ini adalah hubungan antara lembaran grafit, dalam komposit dengan nanotube, ini adalah kontak antara nanotube dan matriks. Dan tidak peduli bagaimana Anda meningkatkan sifat elemen penguat dalam sistem, kekuatannya akan tetap konstan jika mereka tidak terhubung dengan baik satu sama lain, ”kata Artyukhov.

Tetapi karabin dapat berguna dalam elektronik - tergantung pada tegangan, konduktivitas dan spektrum penyerapan optiknya berubah secara dramatis. “Tegangan dapat digunakan untuk mengontrol panjang gelombang cahaya mana yang paling sensitif terhadap material. Ini sangat properti yang berguna untuk aplikasi optoelektronik, khususnya, di bidang telekomunikasi,” kata ilmuwan tersebut.