"Карбин" нь нүүрстөрөгчийн атомаас үүссэн материал бөгөөд тодорхой аргаар гинжин хэлхээнд угсарсан. Лаборатори зохион бүтээсэн шинэ хэлбэрнүүрстөрөгч - гарт хүрч болох "Карбин" -ийг эрдэмтэд удаан хугацаанд танихгүй байв. Тэд үүнийг байгальд олох хүртэл.

Карбин - ирээдүйн наноматериал

Эрдэмтэд эхлээд "Карбин"-ыг зарим солирын хэсгүүдээс олж илрүүлсэн бөгөөд үүний дараа л одоо байгаа материал болохыг хүлээн зөвшөөрсөн.

Удаан хугацааны турш туршилт хийсний дараа "Карбин" -ийг лабораторид нийлэгжүүлсэн боловч энэ нь маш бага хэмжээтэй байсан тул үндсэн шинж чанарыг математикийн аргаар тодорхойлох шаардлагатай байв.

Тэд "Карбин" -ын хүч нь "Графен" -ийн хүчнээс бараг 2 дахин их болохыг тооцоолж, "Карбин" -ын молекулууд сунадаггүй ч уян хатан чанараа алддаггүй болохыг олж мэдэв. Энэ нь химийн идэвхгүй материал юм. Зарим бодисын молекулуудыг "Карбин" -д нэмснээр та огт өөр шинж чанартай материалыг авч болно.

В өгөгдсөн хугацаафизик болон Химийн шинж чанарКарбина аль хэдийн сайн судлагдсан. Аж үйлдвэрийн эзэлхүүн дэх "Карбин" -ийг ашиглан материалыг бүтээх ажил эхэлдэг бөгөөд бат бөх чанар нь "Графен" -ээс хоёр дахин хүчтэй байдаг. Эдгээр материалууд нь сайн наалддаг, химийн идэвхгүй байдаг.

"Карбин" нь "Графен" шиг 1 атомын зузаантай. Энэ нь масстай харьцуулахад гадаргуугийн талбай маш том байна гэсэн үг юм. Энэ нь үйлдвэрлэлд ашиглах боломжтой гэсэн үг юм цэнэглэдэг батерейба суперконденсаторууд.

Үүнээс гадна "Карбин" нь электроник, анагаах ухаанд ашиглах боломжийг олгодог бусад олон шинж чанартай байдаг.

Эрдэмтэд электрон шинж чанарт үндэслэн хий, гэрэл, амьдрал байгаа эсэхийг мэдрэгчийг бүтээж байна. Samsung дэвшилтэт технологийн хүрээлэн уян дэлгэц, транзистор, хадгалах төхөөрөмж дээр ажиллаж байна.

"Карбин" нь биологийн өндөр зохицолтой тул анагаах ухаанд өргөн хэрэглэгддэг. "Карбин" хэрэглэснээр судасны протез, оёдол, үеийг үрэх зориулалттай бүрээсийг бий болгосон. Энэ нь аль хэдийн нүд, урологи, шүдний эмчилгээнд ашиглагдаж байна.

»

Физик шинж чанарууд

Нүүрстөрөгч нь маш олон аллотроп өөрчлөлттэй байдаг физик шинж чанар... Төрөл бүрийн өөрчлөлт нь нүүрстөрөгч нь янз бүрийн төрлийн химийн холбоо үүсгэх чадвартай холбоотой юм.

Нүүрстөрөгчийн изотопууд

Байгалийн нүүрстөрөгч нь агаар мандалд болон дээд хэсэгт төвлөрсөн 12 С (98.93%) ба 13 С (1.07%), нэг цацраг идэвхт изотоп 14 С (β-ялгаруулагч, Т ½ = 5730 жил) гэсэн хоёр тогтвортой изотопоос бүрдэнэ. царцдас... Энэ нь азотын цөмд сансрын цацрагийн нейтронуудын үйл ажиллагааны үр дүнд стратосферийн доод давхаргад байнга үүсдэг: 14 N (n, p) 14 С, мөн 1950-иад оны дунд үеэс эхлэн урвалын дагуу. Атомын цахилгаан станцуудын ашиглалтын болон устөрөгчийн бөмбөг туршсаны үр дүнд бий болсон хүн ...

14 С-ийн үүсэх ба задрал нь дөрөвдөгч галавын геологи, археологийн шинжлэх ухаанд өргөн хэрэглэгддэг радио нүүрстөрөгчийн онолтын аргад тулгуурладаг.

Нүүрстөрөгчийн аллотропик өөрчлөлтүүд

Нүүрстөрөгчийн янз бүрийн өөрчлөлтүүдийн бүтцийн диаграммууд
a: алмаз, б: бал чулуу, в: лонсдалейт, г: фуллерен-бакибол C 60, e: фуллерен С 540, е: фуллерен С 70, г: аморф нүүрстөрөгч, h: нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Кристал нүүрстөрөгч

Алмаз, Графен, Графит, Карбин, Лонсдейт, Нано алмаз, Фуллерен, Фуллерит, Нүүрстөрөгчийн шилэн, Нүүрстөрөгчийн нано шилэн, Нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Аморф нүүрстөрөгч

· Идэвхжүүлсэн нүүрс, Нүүрс, Чулуужсан нүүрс: антрацит, Нүүрсний кокс, газрын тос, Шилэн нүүрстөрөгч, Нүүрстөрөгчийн хар, хөө тортог, Нүүрстөрөгчийн нано хөөс

Практикт дүрмээр бол дээр дурдсан аморф хэлбэрүүд байдаг химийн нэгдлүүднүүрстөрөгчийн цэвэр аллотроп хэлбэрээс илүү их нүүрстөрөгчийн агууламжтай.

Кластер маягтууд

Астраличууд

Диокарбон

Бүтэц

Нүүрстөрөгчийн атомын электрон орбиталууд нь электрон орбиталуудын эрлийзжилтийн зэргээс хамааран өөр өөр геометртэй байж болно. Нүүрстөрөгчийн атомын гурван үндсэн геометр байдаг.

· Нэг s- ба гурван p-электроныг холих замаар үүссэн тетраэдр (sp 3 -гибридизаци). Нүүрстөрөгчийн атом нь тетраэдрийн төв хэсэгт байрладаг бөгөөд дөрвөн эквивалент σ-бондоор нүүрстөрөгчийн атомууд эсвэл тетраэдрүүдийн оройн хэсэгт байрладаг. Нүүрстөрөгчийн атомын энэхүү геометр нь нүүрстөрөгч, алмаз, лонсдалейтын аллотропик өөрчлөлттэй тохирч байна. Ийм эрлийзжилтийг нүүрстөрөгч, жишээлбэл, метан болон бусад нүүрсустөрөгчид агуулдаг.

· Нэг s- ба хоёр p-электрон орбитал (sp 2 -гибридизаци) холилдсоноор үүссэн тригональ. Нүүрстөрөгчийн атом нь бие биенээсээ 120 ° өнцгөөр нэг хавтгайд байрладаг гурван эквивалент σ-бондтой. σ-бондын хавтгайд перпендикуляр байрлалтай эрлийзжихэд оролцдоггүй p-орбитал нь бусад атомуудтай π-холбоо үүсгэхэд ашиглагддаг. Энэхүү нүүрстөрөгчийн геометр нь бал чулуу, фенол гэх мэт ердийн зүйл юм.

· Диагональ, нэг s- ба нэг p-электроныг холих замаар үүсдэг (sp-гибридизаци). Энэ тохиолдолд хоёр электрон үүл нь нэг чиглэлд сунадаг бөгөөд тэгш бус дамббелл хэлбэртэй байдаг. Нөгөө хоёр p-электрон нь π-бондыг өгдөг. Ийм атомын геометр бүхий нүүрстөрөгч нь тусгай аллотропик өөрчлөлтийг үүсгэдэг - карбин.

Графит ба алмаз

Нүүрстөрөгчийн гол бөгөөд сайн судлагдсан аллотропик өөрчлөлтүүд нь алмаз ба бал чулуу юм. Ердийн нөхцөлд зөвхөн бал чулуу нь термодинамикийн хувьд тогтвортой байдаг бол алмаз болон бусад хэлбэрүүд метаставтай байдаг. Агаар мандлын даралт ба 1200 К-ээс дээш температурт алмаз бал чулуу болж хувирч эхэлдэг; 2100 К-ээс дээш бол хувирал хэдхэн секундын дотор явагддаг. ΔН 0 шилжилт - 1,898 кЖ / моль. At хэвийн даралтнүүрстөрөгч нь 3,780 К-д агуулагддаг. Шингэн нүүрстөрөгч нь зөвхөн тодорхой гадаад даралтанд байдаг. Гурвалсан цэг: бал чулуу-шингэн-уур Т = 4130 К, р = 10.7 МПа. Бал чулууг алмааз руу шууд шилжүүлэх нь 3000 К, 11-12 ГПа даралттай байдаг.

Карбин

Молекулын гинжин бүтэцтэй зургаан өнцөгт нүүрстөрөгчийн талст өөрчлөлтийг карбин гэж нэрлэдэг. Гинж нь полиен (-C≡C-) эсвэл поликумулен (= C = C =) байна. Карбины хэд хэдэн хэлбэрийг мэддэг бөгөөд тэдгээр нь нэгж эсийн атомын тоо, эсийн хэмжээ, нягтрал (2.68-3.30 г / см³) -ээр ялгаатай байдаг. Карбин нь байгалиасаа хаоитын эрдэс (цагаан судал ба графит дахь нэгдлүүд) хэлбэрээр үүсдэг бөгөөд ацетиленийг исэлдүүлэх дегидро-поликонденсаци, бал чулуунд лазерын цацрагийн нөлөөгөөр нүүрсустөрөгч эсвэл бага температурт сийвэн дэх CCl 4-аас зохиомлоор гаргаж авдаг.

Карбин бол нарийн талст хар нунтаг (нягт 1.9-2 г / см³), хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Хүлээн авсан хиймэл нөхцөлбие биедээ параллель овоолсон нүүрстөрөгчийн атомуудын урт гинжээр хийгдсэн.

Карбин бол нүүрстөрөгчийн шугаман полимер юм. Карбины молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомууд гинжин хэлхээнд ээлжлэн гурвалсан ба дан холбоо (полиен бүтэц), эсвэл давхар холбоо (поликумулен бүтэц) -ээр байнга холбогддог. Энэ бодисыг анх 1960-аад оны эхээр Зөвлөлтийн химич В.В.Коршак, А.М.Сладков, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцев нар гаргаж авсан. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн Органоэлементийн нэгдлүүдийн хүрээлэнд. Карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд гэрлийн нөлөөн дор түүний дамжуулалт ихээхэн нэмэгддэг. Энэ өмч нь эхнийх дээр суурилдаг практик хэрэглээ- фотоэлелүүдэд.

Үл хөдлөх хөрөнгө

Карбин бол нарийн талст хар нунтаг (нягтрал 1.9 ÷ 2 г / см³), хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Бие биедээ параллель байрлуулсан нүүрстөрөгчийн атомын урт гинжнээс хиймэл нөхцөлд хийсэн. Карбин бол нүүрстөрөгчийн шугаман полимер юм. Карбин молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомууд гинжин хэлхээнд ээлжлэн гурвалсан ба дан холбоо (полиин бүтэц), эсвэл давхар холбоо (поликумулен бүтэц) -ээр байнга холбогддог. Энэ бодисыг анх 1960-аад оны эхээр Зөвлөлтийн химич В.В.Коршак, А.М.Сладков, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцев нар гаргаж авсан. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академид (INEOS). Карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд гэрлийн нөлөөн дор түүний дамжуулалт ихээхэн нэмэгддэг. Эхний практик хэрэглээ нь энэ өмч дээр суурилдаг - photocells.

Энэхүү нээлтийн өмнөх түүх

Атомуудын sp-эрлийзжсэн нүүрстөрөгчийн хэлбэрүүд оршин тогтнох боломжийн тухай асуудлыг онолын хувьд олон удаа авч үзсэн. 1885 онд Германы химич Адольф Байер ацетилений деривативаас гинжин нүүрстөрөгчийг үе шаттай аргаар нэгтгэхийг оролдсон. Гэсэн хэдий ч Байерын олж авах оролдлого полиин(Молекул дахь дор хаяж гурван тусгаарлагдсан эсвэл нэгдмэл C≡C бонд агуулсан нэгдэл) амжилтгүй болж, гинжин хэлхээнд холбогдсон дөрвөн ацетилен молекулаас бүрдэх нүүрсустөрөгчийг олж авсан нь туйлын тогтворгүй болсон. Доод полиинуудын тогтворгүй байдал нь Байерын стрессийн онолыг бий болгох үндэс суурь болж, гинжлэгдсэн нүүрстөрөгчийг олж авах боломжгүй гэж үзсэн. Эрдэмтний эрх мэдэл нь судлаачдын полиин синтезийн сонирхлыг бууруулж, энэ чиглэлийн ажил удаан хугацаанд зогссон.

Нүүрстөрөгчийн нэг хэмжээст (шугаман) хэлбэр нь нүүрстөрөгчийн аллотропид алга болсон холбоос хэвээр байсаар ирсэн. 1930-аад онд байгаль дээрх полиацетиленийн цувралын төлөөлөгчдийг олж илрүүлсэн нь энэ чиглэлээр ажлыг сэргээх чухал түлхэц болсон юм. Зарим ургамал, доод мөөгөнцөрт ацетилений 5 хүртэлх бүлгийг агуулсан полиин нэгдлүүд илэрсэн. Василий Владимирович Коршак, INEOS-ийн макромолекулын нэгдлүүдийн лабораторийн эрхлэгч Алексей Михайлович Сладков нар өмнөх үеийнхээ эрх мэдлийг эсэргүүцэхээр шийдсэн анхны хүмүүсийн нэг байв. Тэдний ажил нь нүүрстөрөгчийн шинэ шугаман аллотропик хэлбэрийг нээхэд хүргэсэн.

1959-1960 онд Академич Коршак тэргүүтэй INEOS өндөр молекулын нэгдлүүдийн лабораторид диацетилений нэгдлүүдийн исэлдэлтийн хослолын урвалын системчилсэн судалгааг хийжээ. Хоёр валенттай зэсийн давс байгаа тохиолдолд энэхүү урвалыг диацетилений аливаа нэгдлүүдтэй полимер үүсэх боломжтой болох нь тогтоогдсон бөгөөд тэдгээрийн элементийн нэгж нь диацетилений нүүрстөрөгчийн араг ясыг хадгалдаг. Энэ тохиолдолд эхлээд полимер полиацетиленид Cu (I) үүсдэг. Исэлдэлтийн холболтын урвалын энэ хувилбарыг исэлдэлтийн дегидро-поликонденсаци гэж нэрлэсэн. Эрдэмтэд ийм поликонденсацын хувьд ацетиленийг мономер болгон авч болохыг санал болгов. Чухамдаа ацетиленийг Cu (II) давсны аммиакийн усан уусмалд оруулахад хар тунадас хурдан үүссэн. Чухам энэ зам нь А.М.Сладков, В.В.Коршак, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцев нарыг нүүрстөрөгчийн шугаман хэлбэрийг нээхэд хөтөлсөн бөгөөд Сладковын санал болгосноор тэд үүнийг " карбин».

Карбиныг нээсэн хүмүүсийн үзэж байгаагаар нүүрстөрөгчийн атомууд ямар холбоогоор гинжин хэлхээнд холбогдож байгааг тодорхойлох нь тэдний хувьд хамгийн хэцүү зүйл байв. Эдгээр нь нэг ба гурвалсан бонд (–C≡C – C≡C–), зөвхөн давхар бонд (= C = C = C = C =) эсвэл хоёулаа нэгэн зэрэг байж болно. Хэдэн жилийн дараа үүссэн карбинд давхар холбоо байхгүй гэдгийг батлах боломжтой болсон. Гинжний полиин бүтэц нь карбиныг озонжуулах явцад оксалийн хүчил үүссэнээр батлагдсан.

Гэсэн хэдий ч онол нь зөвхөн давхар холбоо бүхий шугаман нүүрстөрөгчийн полимер байгааг хүлээн зөвшөөрсөн бөгөөд үүнийг 1968 онд Сладковын аспирант В.П. Непочатых олж авсан: эсрэг синтез (полимер гликолыг багасгах) нь шугаман нүүрстөрөгчийн полимер үүсэхэд хүргэсэн. поликумулен гэж нэрлэгддэг кумулен холбоо. Поликумуленыг озонжуулахад зөвхөн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг олж авдаг нь үүссэн бодист давхар холбоо байгаагийн нотолгоо байв.

Тиймээс шугаман нүүрстөрөгчийн хоёр хэлбэрийг олж авсан: полиин (–C≡C–) n, эсвэл α-карбин, поликумулен (= C = C =) n, эсвэл β-карбин. Нээлтийн зохиогчид карбины бүтцийн талаар нарийвчилсан судалгаа хийжээ өөр өөр аргууд, түүний термодинамик болон электрофизик шинж чанарыг судалсан.

Карбины бүтэц

Зарим судлаачдын үзэж байгаагаар карбин ба түүний бүтцийн өвөрмөц байдлын талаархи хоёрдмол утгагүй, хатуу нотолгоог хараахан олж аваагүй байгаа бол бусад зохиогчид эсрэгээр ийм нотолгоо байгаа гэж үздэг. Карбин оршин тогтнох тухай яриа нь түүний оношлогоо нь техникийн олон бэрхшээлтэй тулгардаг тул өндөр эрчим хүчний аргыг ашиглах үед карбиныг нүүрстөрөгчийн бусад хэлбэрт шилжүүлэх боломжтой байдаг. Үүнээс гадна карбины бүтцийн тухай ойлголт удаан хугацааны туршид төгс бус байсан. Карбиныг нээсэн зохиогчид түүний талст бүтцийн загварыг ван дер Ваалсын хүчний нөлөөгөөр болор болгон багцалсан кумулен эсвэл полиин төрлийн гинж хэлбэрээр санал болгосон. Нүүрстөрөгчийн атом бүр sp-гибридизацийн төлөвт байдаг тул гинжийг шулуун гэж үзсэн.

Үнэхээр ч өнөөг хүртэл карбины бүтэц нь давхар бонд (β-карбин) эсвэл ээлжлэн нэг ба гурвалсан холбоо (α-карбин) -аар гинжин хэлхээнд цуглуулсан нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрддэг болохыг тогтоожээ. Полимер гинж нь химийн идэвхтэй төгсгөлүүдтэй (өөрөөр хэлбэл орон нутгийн сөрөг цэнэгтэй) ба гинжний хоосон зайтай нугалж, нүүрстөрөгчийн атомын π-орбиталууд давхцсанаас болж гинж нь хоорондоо холбогддог. Төмөр, кали зэрэг металлын хольц байгаа нь хөндлөн холбоос үүсэхэд чухал ач холбогдолтой. Шугаман нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээнд зигзаг байгаа эсэхийг баттай нотлох баримтыг Коршакийн онолын ажилд олж авсан: түүний тооцооллын үр дүн нь карбины IR спектртэй сайн тохирч байна.

Талст карбины бүтцийн цаашдын судалгааны үр дүнд үндэслэн түүний нэгж эсийн загварыг санал болгов. Энэ загварын дагуу карбины нэгж эс нь зигзаг бүхий нүүрстөрөгчийн зэрэгцээ гинжээс бүрддэг бөгөөд үүний улмаас эс нь хоёр давхарга болж хувирдаг. Нэг давхаргын зузаан нь зургаан нүүрстөрөгчийн атомын гинж юм. Доод давхаргад гинж нь нягт савлаж, зургаан өнцөгтийн төв ба буланд байрладаг. дээд давхаргатөв гинж байхгүй, хольцын атомууд үүссэн хоосон орон зайд байрлаж болно. Тэд карбиныг талсжуулах хурдасгуур байж магадгүй юм. Энэхүү загвар нь карбины үзэгдлийг илчлэх санааг өгч, ерөнхийдөө тогтворгүй шугаман нүүрстөрөгчийн гинжийг ямар тохиргоонд тогтворжуулж болохыг тайлбарлав.

бас үзнэ үү

Холбоосууд

• * V.I. Саранчук, В.В.Ошовский, Г.О.Власов. Шатамхай копалины хими ба физик. - Донецк: Skhidny Vidavnichy Dim, 2003. −204 х.
• Алексей Сладковын нүүрстөрөгч - карбиныг нээсэн түүх
• Сладков А.М., Кудрявцев Ю.П. Алмаз, бал чулуу, карбин - нүүрстөрөгчийн аллотроп хэлбэрүүд // Природа. 1969. No 5. Х.37-44.

Тэмдэглэл (засварлах)

Викимедиа сан. 2010 он.

Синоним:

Карбин графеныг их хэмжээгээр үйлдвэрлэж сурсан даруйдаа хамгийн бат бөх материал гэсэн цолыг хасна. Энэ тухай онолын физикч Борис Якобсон ба түүний нөхдийн энэ долоо хоногт хэвлэгдсэн нийтлэлд дурдсан байна.

Тун удалгүй графен нь хамгийн бат бөх материал болсон. 2010 онд графентай хийсэн туршилтуудын төлөө Нобелийн шагнал хүртсэн. Гэвч эрдэмтэд карбин гэгддэг шинэ, хамгийн бат бөх материалыг нэгтгэсэн байж магадгүй юм.

Карбины шинж чанарууд зуны улиралд мэдэгдэж байсан. Энэ материал нь нүүрстөрөгчийн атомуудын гинжин хэлхээ бөгөөд давхар бондоор эсвэл ээлжлэн гурвалсан ба дан бондоор холбогдсон байна. Энэ нь ямар нэгэн байдлаар карбиныг хоёр хэмжээст графен эсвэл гурван хэмжээст хөндий нүүрстөрөгчийн нано хоолойноос ялгаатай нь нэг хэмжээст материал болгодог.

Хэрэв хангалттай хэмжээгээр үйлдвэрлэвэл карбины хэд хэдэн өвөрмөц шинж чанарыг ашиглаж болно гэж шинэ нийтлэлд дурджээ. Тодруулбал, шинэ материалын эцсийн хүч чадал нь графенийхээс хоёр дахин өндөр байж болохыг тооцоолол харуулсан. Үүнээс гадна графенээс хоёр дахин, алмаазаас гурав дахин хатуу. Нэмж дурдахад карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн материал болж чаддаг.

Гэхдээ цөөхөн хүн карбиныг АЛЕКСЕЙ СЛАДКОВЫН НҮҮРСБОН гэж нэрлэдэг гэдгийг санаж байна.

1960 онд карбиныг Зөвлөлтийн химич А.М. Сладков 1922-1982 онд Москва дахь Органоэлементийн нэгдлүүдийн хүрээлэнгийн ханан дотор түүний нэрээр нэрлэгдсэн. карбин... Тэр үүнийг мэдээгүй байсан өвөрмөц шинж чанарууд, Энэхүү зохиомлоор бий болсон бодис нь дэлхийг бүхэлд нь сонирхож, хүний ​​амьдралын янз бүрийн салбарт, жишээлбэл, анагаах ухаан, электроникийн салбарт практик хэрэглэж эхэлсэн. 1968 онд Америкийн эрдэмтэд А.Эль Гореси, Г.Доннай нар дээжийг судалжээ солирын тогоо(Герман, Бавари), янз бүрийн хүчлээр боловсруулснаар эрдэсгүйжүүлсэн. Уусдаггүй баяжмалд бал чулуу байсан. Эрдэмтэд үүнээс мөнгөлөг цагаан өнгөтэй үл мэдэгдэх бодис болох нүүрстөрөгчийг олжээ. Бодисын оптик шинж чанар нь байгалийн алмаз эсвэл түүний зохиомлоор олж авсан талст өөрчлөлт - лонсдалейтын шинж чанартай огт адилгүй байв. Илрүүлсэн бодис нь нүүрстөрөгчийн шинэ аллотроп хэлбэр болох ("цагаан нүүрстөрөгч") болох нь рентген туяаны дифракцийг ашиглан судалснаар батлагдсан. Эрдэмтэд могойн энэ хэлбэр нь солирын нөлөөн дор унасны үр дүнд бал чулуунаас үүссэн гэж дүгнэжээ. өндөр температурболон дарамт.

Энэ түүхэн дэх хамгийн парадокс нь А.М.-ын лабораторид карбин байгаа явдал юм. Сладковыг харж, хүрч, туршиж үзсэн боловч түүнийг илрүүлэх хүртэл байгальд албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй. Бүр тодруулбал, тэд үүнийг хүлээн зөвшөөрөхдөө болгоомжтой хандсан бөгөөд ингэснээр шинжлэх ухаанд консерватив илрэлүүд хэр хүчтэй байгааг, хүлээн зөвшөөрөгдсөн эрх баригчдын мэдэгдлийн ташаа байдлыг нотлоход хичнээн хэцүү болохыг дахин нэг удаа нотолж байна. Өмнөх хүмүүсийн эрх мэдлийг эсэргүүцэж зүрхэлсэн хүмүүсийн нэг бол Оросын авъяаслаг эрдэмтэн Алексей Михайлович Сладков байв. Түүний лабораторийн ажилчид И.Голдинг, Н.Васнева нарын үзэж байгаагаар "дизайн гайхалтай нарийн бөгөөд тод байдал" болох ацетилений исэлдэлтийн поликонденсацийг олж илрүүлэхэд түүний Эрхтэн элементийн нэгдлүүдийн хүрээлэнд хийсэн ажил нь . нүүрстөрөгчийн шинэ шугаман аллотроп хэлбэр.

30-аад онд хэлмэгдсэн Оросын нэрт эрдэмтэн химичийн хүүгийн хувьд Москвагийн Химийн технологийн дээд сургуулийн профессор. Д.И. Менделеев, хамгийн том хүрээлэнгийн шинжлэх ухааны захирал хүнсний бүтээгдэхүүнба будагч бодис (NIOPIK), A.M. Сладков тэр үед хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй. Тэрээр төрийн ажлаас бүх талаар зайлсхийж, хэлмэгдсэн эцгээсээ болж ЗХУ-ын эгнээнд багтдаггүй байв.

ЗХУ-ын Сайд нарын зөвлөлийн дэргэдэх Шинэ бүтээл, нээлтийн хорооноос карбин олж авах аргын зохиогчийн эрхийн гэрчилгээг зөвхөн 1971 оны 12-р сарын 7-нд 1960 оны тэргүүлэх ач холбогдол бүхий нээлт гэж бүртгэсэн. Тэдгээр. цувралаас хойш арван нэгэн жилийн дараа амжилттай туршлага... Энэ нээлтийн үл итгэх байдлыг арилгахын тулд арван нэгэн жил хүлээсэн бөгөөд дэлхийн эрх баригчдыг үгүйсгэв. А.М.Сладков карбиныг хүлээн авсны дараа нүүрстөрөгчийн олон тооны карбин хэлбэрүүд байдаг гэсэн санааг олж авав. их тооүндсэн нүүрстөрөгчийн полимерууд. Эрдэмтдийн хийсэн дараагийн судалгаа энэ таамаглалыг баталжээ. Шинжлэх ухааны уран зохиолд ихэвчлэн шинэ талст хэлбэрийн нийлэгжилт эсвэл нүүрстөрөгчийн аллотропик өөрчлөлтийн тухай нийтлэлүүд байдаг.

Үүнийг батлахын тулд жишээлбэл, 1985 онд фуллерен хэмээх бөмбөрцөг хэлбэртэй нүүрстөрөгчийн молекулуудын том бүлгийг олж илрүүлжээ. Энэхүү нээлт нь дэлхий даяар нүүрстөрөгч болон түүний аллотроп хэлбэрийн судалгаанд шинэ түлхэц өгсөн. Дараагийн нээлтийн зохиогчид - Америкийн хэсэг эрдэмтэд 1996 онд авчирсан Нобелийн шагнал... Энэ бүхэн нь нүүрстөрөгчийн молекулын эдгээр шинэ хэлбэрийг нээсэн Оросын эрдэмтэн КАРБИН-ийн гайхалтай нээлтийн төлөө Нобелийн шагнал авах бүрэн үндэслэлтэй гэсэн үг биш гэж үү?

Асаалттай Энэ мөчкарбины үйлдвэрлэл туйлын хэвээр байна сорилттой даалгаварТиймээс эрдэмтэд бодит матери дээр туршилт хийгээгүй байгаа ч суперкомпьютер дээрх квант механик загварчлалыг ашиглаж байна. "В өмнөх бүтээлүүд... Анхаарал нь түүний зарим нэг онцлог шинж чанарт төвлөрч байсан ч бид үүнийг нэг дор бүх талаас нь тодорхойлох, өөрөөр хэлбэл материалын бүрэн механик загварыг бий болгохыг зорьсон "гэж Артюхов хэлэв.

Энэхүү симуляцийн үр дүн нь карбин нь өвөрмөц өндөр хатуулагтай болохыг харуулж байна - нэг кг жинд ногдох хувийн хүч нь метр тутамд 1 сая килонютон юм. Энэ нь нано хоолой, графен (0.45 сая килоневтн) хоёр дахин, алмаазаас бараг гурав дахин хүчтэй буюу 0.35 сая килоньютон). "Бид өөр хэд хэдэн сонирхолтой үзэгдлүүдийг олж мэдсэн, жишээлбэл, карбинд төгсгөлд нь тодорхой функциональ бүлгүүдийг бэхлэх замаар мушгирах хөшүүн байдлыг" асаах "боломжтой" гэж эх сурвалж хэлэв.

Нэмж дурдахад, Жэйкобсон ба түүний хамтрагчид карбины утсыг сунгах нь түүний цахилгаан шинж чанарыг эрс өөрчилдөг болохыг нотолж чадсан - энэ нь кумулен (энэ нь дамжуулагч) хэлбэрээс полиин (диэлектрик) хэлбэрт "хувирдаг", өөрөөр хэлбэл, карбины утсыг татах замаар та унтрааж, дамжуулалтыг оруулж болно.

Сансрын цахилгаан шат биш харин электроник

Одоогийн байдлаар карбин үйлдвэрлэх технологи нь маш нарийн төвөгтэй байдаг. Карбины хамгийн урт судал буюу 6 нанометрийг 2010 онд Канадын эрдэмтэд олж авчээ. Тиймээс Артюховын хэлснээр карбиныг янз бүрийн нарийн төвөгтэй наносистемийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглаж болно. "Энэ нь "нанотроп" эсвэл "нароод" (уртаас хамааран), мөн дамжуулагч эсвэл хагас дамжуулагч "кабель" болж чадна гэж эрдэмтэн хэлэв.

Өвөрмөц механик хүч чадлыг үл харгалзан карбиныг хэт хүчтэй макроскоп кабель, жишээлбэл, "сансрын цахилгаан шат" бүтээхэд ашиглах боломжгүй юм.

"Баримт нь материалын бат бөх чанарыг үргэлж хамгийн бат бөх чанараар нь биш, харин эсрэгээр, хамгийн сул" холбоосоор нь тодорхойлдог. Нүүрстөрөгчийн утаснуудад эдгээр нь бал чулуун хавтангийн хоорондох холбоосууд, нано хоолой бүхий нийлмэл материалд нано хоолой ба матрицын хоорондох холбоо юм. Систем дэх арматурын элементүүдийн шинж чанарыг хэрхэн сайжруулж байгаагаас үл хамааран тэдгээр нь хоорондоо муу холбогдсон тохиолдолд түүний хүч чадал тогтмол хэвээр байх болно "гэж Артюхов хэлэв.

Гэхдээ карбин нь электроникийн хувьд ашигтай байж болох юм - хурцадмал байдлаас хамааран түүний дамжуулах чанар, оптик шингээлтийн спектр эрс өөрчлөгддөг. “Хүчдэлээр та материал аль гэрлийн долгионы уртад хамгийн мэдрэмтгий болохыг хянах боломжтой. Энэ их ашигтай эд хөрөнгөоптоэлектроник хэрэглээнд, ялангуяа харилцаа холбооны салбарт "гэж эрдэмтэн хэлэв.

Карбин

Карбин графеныг их хэмжээгээр үйлдвэрлэж сурсан даруйдаа хамгийн бат бөх материал гэсэн цолыг хасна. Энэ тухай онолын физикч Борис Якобсон ба түүний нөхдийн энэ долоо хоногт хэвлэгдсэн нийтлэлд дурдсан байна.

Тун удалгүй графен нь хамгийн бат бөх материал болсон. 2010 онд графентай хийсэн туршилтуудын төлөө Нобелийн шагнал хүртсэн. Гэвч эрдэмтэд карбин гэгддэг шинэ, хамгийн бат бөх материалыг нэгтгэсэн байж магадгүй юм.

Карбины шинж чанарууд зуны улиралд мэдэгдэж байсан. Энэ материал нь нүүрстөрөгчийн атомуудын гинжин хэлхээ бөгөөд давхар бондоор эсвэл ээлжлэн гурвалсан ба дан бондоор холбогдсон байна. Энэ нь ямар нэгэн байдлаар карбиныг хоёр хэмжээст графен эсвэл гурван хэмжээст хөндий нүүрстөрөгчийн нано хоолойноос ялгаатай нь нэг хэмжээст материал болгодог.

Хэрэв хангалттай хэмжээгээр үйлдвэрлэвэл карбины хэд хэдэн өвөрмөц шинж чанарыг ашиглаж болно гэж шинэ нийтлэлд дурджээ. Тодруулбал, шинэ материалын эцсийн хүч чадал нь графенийхээс хоёр дахин өндөр байж болохыг тооцоолол харуулсан. Үүнээс гадна графенээс хоёр дахин, алмаазаас гурав дахин хатуу. Нэмж дурдахад карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн материал болж чаддаг.

Гэхдээ Карбиныг CARBON ALEXEY SLADKOV гэж нэрлэдэг гэдгийг цөөхөн хүн санаж байна.

1960 онд карбиныг Зөвлөлтийн химич А.М. Сладков 1922-1982 онд Москва дахь Органоэлементийн нэгдлүүдийн хүрээлэнгийн ханан дотор түүний нэрээр нэрлэгдсэн. карбин... Өвөрмөц шинж чанартай энэхүү зохиомлоор бүтээгдсэн бодис нь дэлхийг бүхэлд нь сонирхож, хүний ​​амьдралын янз бүрийн салбарт, жишээлбэл, анагаах ухаан, электроникийн салбарт практик хэрэглэж эхэлснийг тэрээр мэдээгүй байв. 1968 онд Америкийн эрдэмтэд А.Эль Гореси, Г.Доннай нар солирын тогоонуудын дээжийг (Герман, Бавари) судалж, янз бүрийн хүчлээр боловсруулан эрдэсгүйжүүлжээ. Уусдаггүй баяжмалд бал чулуу байсан. Эрдэмтэд үүнээс мөнгөлөг цагаан өнгөтэй үл мэдэгдэх бодис болох нүүрстөрөгчийг олжээ. Бодисын оптик шинж чанар нь байгалийн алмаз эсвэл түүний зохиомлоор олж авсан талст өөрчлөлт - лонсдалейтын шинж чанартай огт адилгүй байв. Илрүүлсэн бодис нь нүүрстөрөгчийн шинэ аллотроп хэлбэр болох ("цагаан нүүрстөрөгч") болох нь рентген туяаны дифракцийг ашиглан судалснаар батлагдсан. Эрдэмтэд өндөр температур, даралтын нөлөөгөөр солир унасны үр дүнд могойн энэ хэлбэр бал чулуунаас үүссэн гэж дүгнэжээ.

Энэ түүхэн дэх хамгийн парадокс нь А.М.-ын лабораторид карбин байгаа явдал юм. Сладковыг харж, хүрч, туршиж үзсэн боловч түүнийг илрүүлэх хүртэл байгальд албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй. Бүр тодруулбал, тэд үүнийг хүлээн зөвшөөрөхдөө болгоомжтой хандсан бөгөөд ингэснээр шинжлэх ухаанд консерватив илрэлүүд хэр хүчтэй байгааг, хүлээн зөвшөөрөгдсөн эрх баригчдын мэдэгдлийн ташаа байдлыг нотлоход хичнээн хэцүү болохыг дахин нэг удаа нотолж байна. Өмнөх хүмүүсийн эрх мэдлийг эсэргүүцэж зүрхэлсэн хүмүүсийн нэг бол Оросын авъяаслаг эрдэмтэн Алексей Михайлович Сладков байв. Түүний лабораторийн ажилчид И.Голдинг, Н.Васнева нарын үзэж байгаагаар "дизайн гайхалтай нарийн бөгөөд тод байдал" болох ацетилений исэлдэлтийн поликонденсацийг олж илрүүлэхэд түүний Эрхтэн элементийн нэгдлүүдийн хүрээлэнд хийсэн ажил нь . нүүрстөрөгчийн шинэ шугаман аллотроп хэлбэр.

30-аад онд хэлмэгдсэн Оросын нэрт эрдэмтэн химичийн хүүгийн хувьд Москвагийн Химийн технологийн дээд сургуулийн профессор. Д.И. Менделеев, Хүнсний бүтээгдэхүүн, будагч бодисын хамгийн том хүрээлэнгийн (NIOPIK) шинжлэх ухааны захирал, А.М. Сладков тэр үед хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй. Тэрээр төрийн ажлаас бүх талаар зайлсхийж, хэлмэгдсэн эцгээсээ болж ЗХУ-ын эгнээнд багтдаггүй байв.

ЗХУ-ын Сайд нарын зөвлөлийн дэргэдэх Шинэ бүтээл, нээлтийн хорооноос карбин олж авах аргын зохиогчийн эрхийн гэрчилгээг зөвхөн 1971 оны 12-р сарын 7-нд 1960 оны тэргүүлэх ач холбогдол бүхий нээлт гэж бүртгэсэн. Тэдгээр. хэд хэдэн амжилттай туршилт хийсний дараа арван нэгэн жилийн дараа. Энэ нээлтийн үл итгэх байдлыг арилгахын тулд арван нэгэн жил хүлээсэн бөгөөд дэлхийн эрх баригчдыг үгүйсгэв. Карбиныг хүлээн авсны дараа А.М.Сладков нүүрстөрөгчийн олон тооны карбин хэлбэрүүд, олон тооны үндсэн нүүрстөрөгчийн полимерууд байдаг гэсэн санааг олж авав. Эрдэмтдийн хийсэн дараагийн судалгаа энэ таамаглалыг баталжээ. Шинжлэх ухааны уран зохиолд ихэвчлэн шинэ талст хэлбэрийн нийлэгжилт эсвэл нүүрстөрөгчийн аллотропик өөрчлөлтийн тухай нийтлэлүүд байдаг.

Үүнийг батлахын тулд жишээлбэл, 1985 онд фуллерен хэмээх бөмбөрцөг хэлбэртэй нүүрстөрөгчийн молекулуудын том бүлгийг олж илрүүлжээ. Энэхүү нээлт нь дэлхий даяар нүүрстөрөгч болон түүний аллотроп хэлбэрийн судалгаанд шинэ түлхэц өгсөн. Дараагийн нээлтийн зохиогчид - Америкийн хэсэг эрдэмтэд 1996 онд Нобелийн шагнал хүртжээ. Энэ бүхэн нь нүүрстөрөгчийн молекулын эдгээр шинэ хэлбэрийг нээсэн Оросын эрдэмтэн КАРБИН-ийн гайхалтай нээлтийн төлөө Нобелийн шагнал авах бүрэн үндэслэлтэй гэсэн үг биш гэж үү?

Одоогийн байдлаар карбиныг олж авах нь туйлын хэцүү ажил хэвээр байгаа тул эрдэмтэд одоогоор бодит бодисоор бус, харин суперкомпьютер дээр квант механик загварчлалыг ашиглахаар туршилт хийж байна. "Өмнөх ажлуудад ... түүний бие даасан шинж чанарууд дээр анхаарлаа төвлөрүүлсэн боловч бид үүнийг нэг дор бүх талаас нь тодорхойлох, өөрөөр хэлбэл материалын бүрэн механик загварыг бий болгохыг зорьсон" гэж Артюхов хэлэв.

Энэхүү симуляцийн үр дүн нь карбин нь өвөрмөц өндөр хатуулагтай болохыг харуулж байна - нэг кг жинд ногдох хувийн хүч нь метр тутамд 1 сая килонютон юм. Энэ нь нано хоолой, графен (0.45 сая килоневтн) хоёр дахин, алмаазаас бараг гурав дахин хүчтэй буюу 0.35 сая килоньютон). "Бид өөр хэд хэдэн сонирхолтой үзэгдлүүдийг олж мэдсэн, жишээлбэл, карбинд төгсгөлд нь тодорхой функциональ бүлгүүдийг бэхлэх замаар мушгирах хөшүүн байдлыг" асаах "боломжтой" гэж эх сурвалж хэлэв.

Нэмж дурдахад, Жэйкобсон ба түүний хамтрагчид карбины утсыг сунгах нь түүний цахилгаан шинж чанарыг эрс өөрчилдөг болохыг нотолж чадсан - энэ нь кумулен (энэ нь дамжуулагч) хэлбэрээс полиин (диэлектрик) хэлбэрт "хувирдаг", өөрөөр хэлбэл, карбины утсыг татах замаар та унтрааж, дамжуулалтыг оруулж болно.

Сансрын цахилгаан шат биш харин электроник

Одоогийн байдлаар карбин үйлдвэрлэх технологи нь маш нарийн төвөгтэй байдаг. Карбины хамгийн урт судал буюу 6 нанометрийг 2010 онд Канадын эрдэмтэд олж авчээ. Тиймээс Артюховын хэлснээр карбиныг янз бүрийн нарийн төвөгтэй наносистемийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглаж болно. "Энэ нь "нанотроп" эсвэл "нароод" (уртаас хамааран), мөн дамжуулагч эсвэл хагас дамжуулагч "кабель" болж чадна гэж эрдэмтэн хэлэв.

Өвөрмөц механик хүч чадлыг үл харгалзан карбиныг хэт хүчтэй макроскоп кабель, жишээлбэл, "сансрын цахилгаан шат" бүтээхэд ашиглах боломжгүй юм.

"Баримт нь материалын бат бөх чанарыг үргэлж хамгийн бат бөх чанараар нь биш, харин эсрэгээр, хамгийн сул" холбоосоор нь тодорхойлдог. Нүүрстөрөгчийн утаснуудад эдгээр нь бал чулуун хавтангийн хоорондох холбоосууд, нано хоолой бүхий нийлмэл материалд нано хоолой ба матрицын хоорондох холбоо юм. Систем дэх арматурын элементүүдийн шинж чанарыг хэрхэн сайжруулж байгаагаас үл хамааран тэдгээр нь хоорондоо муу холбогдсон тохиолдолд түүний хүч чадал тогтмол хэвээр байх болно "гэж Артюхов хэлэв.