Түүхийн өмнөх үе 60-аад оны эхэн үе. XX зуун гэж нийтээрээ хүлээн зөвшөөрсөн
талст нүүрстөрөгчийн зөвхөн хоёр хэлбэр байдаг - алмаз
байгальд өргөн тархсан, мэдэгдэж байгаа бал чулуу
эрт дээр үеэс хүн төрөлхтөнд. Олон судлаачид
гайхаж байгаагаа илэрхийлж, үүнийг зарим талаараа логикгүй гэж үзэв
хамгийн баян хими бүхий элементийн оршин тогтнох
зөвхөн хоёр аллотроп өөрчлөлтөөр хязгаарлагдана.

Суурь

Алмаз - нүүрстөрөгчийн гурван хэмжээст (орон зайн) хэлбэр - үүссэн
sp3 эрлийзжих төлөвт байгаа нүүрстөрөгчийн атомууд (Зураг 1, а). Бал чулуунд
- хоёр хэмжээст (хавтгай) хэлбэр - бүх нүүрстөрөгчийн атомууд байдаг
sp2-гибридизацийн төлөв байдал (Зураг 1, b). Энэ нь байгалийн байсан
өөр аллотропик байх ёстойг санал болгож байна
нүүрстөрөгчийн хэлбэр - гинж (шугаман) - sp-эрлийзжсэн
нүүрстөрөгчийн атом (Зураг 1, в). Энэ асуудал эртнээс татагдаж ирсэн
эрдэмтдийн анхаарал - онолч, практикийн аль алиных нь анхаарал.

Байерын туршлага

1885 онд Германы химич А.Байер
гинжээр нэгтгэхийг оролдсон
ацетилений деривативаас нүүрстөрөгч
үе шаттай арга. гэхдээ
Байерын полиин авах гэсэн оролдлого
амжилтгүй болсон, тэр хүлээн авсан
дөрвөн хэсгээс бүрдэх нүүрсустөрөгч
ацетилений молекулууд холбогдсон
гинж, мөн гарч ирэв
туйлын тогтворгүй.
Энэ чиглэлээр удаан ажилла
зогссон.

Карбины нээлт

1959-1960 онд. лабораторид
өндөр молекулын нэгдлүүд INEOS,
академич Коршак тэргүүтэй
системтэй судалгаа хийсэн
исэлдэлтийн холболтын урвалууд
диацетилений нэгдлүүд. Байсан
давс байгаа нь тогтоогдсон
хоёр валентын зэс энэ урвал байж болно
ямар ч диацетиленээр гүйцэтгэнэ
полимер үүсэх нэгдлүүд,
анхан шатны холбоос нь хадгалагддаг
анхны диацетилений нүүрстөрөгчийн араг яс.
Энэ тохиолдолд полимер
полиацетиленид Cu (I). Энэ сонголт
исэлдэлтийн холболтын урвал байсан
исэлдүүлэгч гэж нэрлэдэг
дегидро-поликонденсаци.
V.V. Коршак

Карбины нээлт

Эрдэмтэд үүнийг мономер болгон санал болгосон
поликонденсаци, та ацетилен авч болно. Үнэхээр, төлөө
ацетиленийг Cu (II) давсны аммиакийн усан уусмалд шилжүүлэх
хар тунадас хурдан үүссэн. Энэ л замыг хөтөлсөн
А.М.Сладков, В.В.Коршак, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцева нар
(фото) нүүрстөрөгчийн шугаман хэлбэрийг нээсэн гэж тэд үзэж байна
Сладковын саналд тэд "карбин" * гэж нэрлэсэн
лат. онд баталсан "yn" төгсгөлтэй carboneum (нүүрстөрөгч).
ацетилений холбоог илэрхийлэх органик хими).
Зүүнээс баруун тийш:
В.В.Коршак,
А.М.Сладков,
Ю.П.Кудрявцев,
В.И.Касаточкин

Карбины бүтэц

Карбиныг нээсэн хүмүүсийн үзэж байгаагаар хамгийн хэцүү зүйл байсан
гинжин хэлхээнд ямар холболтууд холбогдож байгааг тодорхойлох
C
C
C
C
C
C
C
нүүрстөрөгчийн атомууд
,
,
C
n
эсвэл давхар ба гурвалсан бондыг нэгэн зэрэг .
Хэдэн жилийн дараа давхар карбин дээр үүнийг батлах боломжтой болсон
холболт байхгүй. Гинжний полиин бүтцийг баталгаажуулах
боловсролоор үйлчилсэн оксалийн хүчилозонжуулалтын үед
карабин:
n
C
C
O3
C
C
H2O
О
О
О
n
C
HO
n
О
n
О
C
Өө

Ацетиленийн исэлдэлтийн дегидрополиконденсаци

Карбин үйлдвэрлэх эхний арга бол исэлдүүлэх арга юм
ацетиленийн дегидро-поликонденсаци. Ацетиленийг дамжуулсан
Cu (II) давсны аммиакийн усан уусмал, хурдан ажиглагдсан
хар нунтаг тунадас үүсэх;
зэсийн полиацетиленид. Хуурай үед энэ нунтаг
халах үед дэлбэрч, нойтон үед - тэсрэх үед.
Исэлдэлтийн дегидрополиконденсацын үйл явц нь бүдүүвч юм
ацетиленийг x + y + z = n хэлбэрээр дараах хэлбэрээр бичиж болно.
н Х
C
C
Cu
Х
C
Cu
C
х
+
C
Х
Х
2+
C
Х
y
+
Cu
FeCl3
Х
C
C
Х
n
C
C
Х
z

Поликумулен

1968 онд В.П. Непочатых (аспирант
Сладков) эсрэг синтезээр
(полимерийг сэргээх
гликол) шинэ шугаман авсан
кумулен бүхий нүүрстөрөгчийн полимер
бонд, үүнийг поликумулен гэж нэрлэдэг.
Ийм бүтцийн нотолгоо нь байсан
озонжуулалтын үед гэсэн баримт
зөвхөн поликумуленыг олж авдаг
нүүрстөрөгчийн давхар исэл:
C
O3
C
n
2 nCO2

Поликумулен

Өндөр молекул жинтэй кумулен нь
уусдаггүй хар хүрэн нунтаг боловсруулсан
тодорхой гадаргуу (200-300 м2 / г) ба нягт 2.25
г / см3. 1000 ° C-т олон цагийн турш халаахад ба
багассан даралтыг хэсэгчлэн поликумулен
талсждаг. Ийм annealing дараа олж авсан онд
тунгалаг электрон төхөөрөмж ашиглан бүтээгдэхүүн
микроскопоор хоёр төрлийн нэг талстыг илрүүлсэн.
карбины α- ба β-өөрчлөлтөд харгалзах.

Димагнийн бромидтой нүүрстөрөгчийн давхар ислийн поликонденсаци

Карбин (β-карбин)-ийн кумулен өөрчлөлтийг олж авсан
Сладковын хоёр үе шаттай аргаар тусгайлан боловсруулсан. Дээр
Эхний шатанд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн поликонденсацийг гүйцэтгэсэн
(С3О2) нь Григнардын урвалын төрлөөр димагнийн дибромоацетилентэй
полимер гликол үүсэх:
nO
C
C
C
О
+
n Br MgC
C MgBr
C
C
C
C
C
Өө
Өө
Хоёр дахь шатанд энэ полимер гликолыг багасгасан
Хүчиллэг орчинд агуулагдах хлоридын үйлдэл:
C
C
C
Өө
C
C
Өө
+ n SnCl2
n
C
C
C
C
C
+ n SnO + 2n HCl
2
n
n

Галогенжүүлсэн полимерийг дегидрогалогенжүүлэх

Полимержих явцад нүүрстөрөгчийн гинж нь урьдчилан үүсдэг
харгалзах мономерууд, карбиныг нийлэгжүүлэх асуудал
галоген устөрөгчийг бүрэн арилгахад оршино
энэ шугаман нүүрстөрөгчийн гинжийг хадгалах. Цогц
Хэрэв зэргэлдээ нүүрстөрөгчийн атомууд байвал дегидрогалогенжих боломжтой
галоген ба устөрөгчийн атомуудын тоо тэнцүү байна. Тэгэхээр
Карбин авахад тохиромжтой SHGs нь янз бүр байв
поливинилиден галид (бромид, хлорид ба фторидууд), поли (1,2дибромоэтилен), поли (1,1,2- ба 1,2,3-трихлорбутадиенүүд), жишээлбэл:
CH2
CHal2
+ Б
n
-nHHal
CH
C Хал
+ Б
n -nHHal
C
C
n
Дегидрогалогенжих урвалыг ихэвчлэн дэргэд нь явуулдаг
этанол дахь шүлтлэг (B-) уусмалыг туйлшруулсан
уусгагч. Тетрахидрофураныг хэрэглэх үед синтез нь
тасалгааны температурт, энэ нь гоожихоос сэргийлдэг
сөрөг урвал.

Карбины бүтэц

C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
Одоогоор
бүтэц болохыг олж мэдсэн
карбин нь атом үүсгэдэг
гинжээр цуглуулсан нүүрстөрөгч
давхар бонд (β-карбин)
эсвэл ээлжлэн
ганц ба гурвалсан
бонд (α-карбин).
Полимер гинжүүд байдаг
реактив төгсгөл ба
гинжин нугалах
сул орон тоо хаана
хооронд гинж холбогдоно
өөрөө давхцаж байгаатай холбоотой
нүүрстөрөгчийн атомын p-орбиталууд
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C

Карбины шинж чанар:

n төрлийн хагас дамжуулагч;
гэрлийн өдөөгдсөн дамжуулалт
карбин их хэмжээгээр нэмэгддэг;
Карбин нь гэрэл дамжуулах чадвараа ч алддаггүй
500 ° C хүртэл температурт;
дулааны багтаамжаар аллотроп
Нүүрстөрөгчийн хэлбэрүүд нь дараалан байрладаг.
алмаз< графит < карбин, что согласуется с
эдгээрийн хэлбэлзэх хүрээний хатуу байдал
системүүд;
карбины дундаж илчлэг
бал чулуутай харьцуулахад мэдэгдэхүйц бага ба
алмаз.

Байгаль дахь карбин

Нүүрстөрөгчийн шинэ аллотроп хэлбэрийг нээсэн
байгаль. 1942 онд Аризонагийн тогооноос чулуулаг шинжилж үзэхэд ийм байсан
-аас бүрдсэн талст цагаан нунтаг нээсэн
зөвхөн нүүрстөрөгч.
Аризонагийн тогоо

Байгаль дахь карбин

1967 онд Зөвлөлтийн геохимич Г.П.Вдовыкин мэдээлэв
ижил төстэй талст хэлбэрийг илрүүлэх
Новый Урей солир.
Новый Урей солир

Карбины хэрэглээ

Carbin аль хэдийн электроникийн хэрэглээг олсон.
сансрын нисгэгч, нисэх, анагаах ухаан. Хэтийн төлөвийн хувьд
оптик, богино долгионы болон цахилгааны хэрэглээ
технологи, эрчим хүчний эх үүсвэрийн дизайн гэх мэт.Бүгдээрээ
өндөр
материалын тогтвортой байдал.
Биологийн өндөр нийцтэй байдал болон
карбины хоргүй чанар онцгой ач холбогдолтой
эмнэлгийн технологид хэрэглээгээ олж авдаг.

Анагаах ухаанд карбин

Сладков хэсэг ажилчдын хамт шилэн технологи боловсруулсан
Карбин бүрээстэй "Витлан"
судасны протез, удаан эдэлгээтэй, уян хатан, хоргүй,
өндөр тромборезист шинж чанартай.
Карбин шиг нүүрстөрөгч нь үйлдвэрлэлд хэрэглээгээ олсон
урагдахгүй бат бөх оёдлын утас, үрэлтийг далдлах
хиймэл үений гадаргуу, саяхан эхэлсэн
нүдний өвчинд хэрэглэнэ. Түүний хэрэглээ нь
урологи, шүдний эмч.

"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 тогтоожээ. 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.

»
Шинжлэх ухааны нээлтүүднүүрстөрөгчийн шинж чанарыг судлахад.

Шинжлэх ухааны нээлт "Нүүрстөрөгчийн шинэ талст хэлбэр - карбин".

Нээлтийн томъёо:"Очир алмааз, бал чулуунаас ялгаатай нь нүүрстөрөгчийн макромолекулуудын гинжин (шугаман) бүтцээр тодорхойлогддог карбин хэмээх нүүрстөрөгчийн шинэ талст хэлбэр оршихуйн урьд өмнө мэдэгдээгүй үзэгдэл туршилтаар тогтоогдсон."
Зохиогчид:В.И.Касаточкин, А.М.Сладков, Ю.П.Кудрявцев, В.В.Коршак.
Тэргүүлэх дугаар ба огноо: 1960 оны 11-р сарын 4-ний өдрийн 107 тоот

Нээлтийн тайлбар.
Нүүрстөрөгч - өвөрмөц элемент... Энэ нь тоо томшгүй олон нэгдлүүдийг бүрдүүлж, хамгийн сайн түлш, түүхий эд болдог янз бүрийн материалболон тэдгээрээс гарсан бүтээгдэхүүн. Бүтцийн улмаас энэ нь зөвхөн устөрөгчтэй маш олон тооны нэгдлүүдийг үүсгэдэг нийтнүүрстөрөгч агуулсан бүх төрлийн химийн нэгдлүүд, түүний дотор амьд биетийн эсүүд хоёр саяас давж байна.

Тэд атомын гинжин хэлхээний тодорхой бүтэцтэй нүүрстөрөгчийн зан төлөвийг тайлах түлхүүрийг тэр даруй олж чадаагүй юм. Үүнээс өмнө олон арван жилийн шинжлэх ухааны судалгаа хийгдсэн. Удаан хугацааны туршид нүүрстөрөгчийн хоёр талст хэлбэрийг мэддэг байсан - алмаз ба бал чулуу нь огт өөр шинж чанартай байдаг. Алмаз бол дэлхий дээрх хамгийн хатуу бодис бөгөөд ил тод бөгөөд цахилгаан тусгаарлагч шинж чанартай байдаг. Графит нь маш зөөлөн, тунгалаг бус, гүйдлийг сайн дамжуулдаг.

Шатамхай олдворын хүрээлэнгийн химийн ухааны доктор В.И.Касаточкин, Органокэлементийн нэгдлүүдийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд, Химийн шинжлэх ухааны доктор А.М.Сладков, докторын хамт карбин хэмээх нүүрстөрөгчийн талст хэлбэр. Энэ нь ацетиленээр хийгдсэн байв. Талст нүүрстөрөгчийн гурав дахь хэлбэр нь хагас дамжуулагч шинж чанартай, фото дамжуулагчтай.

Карбин мөн байгалиас олддог. Саяхан солир унасны үр дүнд үүссэн Рис тогоонд (Бавари) карбинтай төстэй бүтэцтэй талст нүүрстөрөгчийг олж илрүүлжээ. Үүнтэй ижил нүүрстөрөгчийг ЗХУ-ын ШУА-ийн Геохимийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд Новый Урей солироос олжээ. Эдгээр баримтууд нь карбин нь маш тогтвортой бөгөөд байгалийн тодорхой нөхцөлд үүсдэг болохыг харуулж байна. Эдгээр нөхцлийг судлах нь сансар судлалын хөгжилд тусална. Талст нүүрстөрөгчийн гурван хэлбэрийн бүтэц, шинж чанарын огцом ялгаа нь: алмаз, бал чулуу, карбин - нүүрстөрөгчийн атомын эрлийз электрон бүтцийн гурван боломжит сорттой холбоотой бөгөөд ингэснээр атом хоорондын бондын төрлүүдийн ялгаатай байдаг.

Нүүрстөрөгчийн шилжилтийн хэлбэрийн онолын дагуу нэг полимер бүтцэд өөр өөр эрлийз сортуудын атомуудын нэгдэл нь энэ бодисын олон аморф хэлбэрийг үүсгэдэг. Нүүрстөрөгчийн шил нь аморф нүүрстөрөгчийн ердийн жишээ бөгөөд бүх гурван төрлийн эрлийз атомыг алмаз, бал чулуу, карбин гэсэн гурван төрлийн холбоогоор нэгтгэдэг. Янз бүрийн харьцаатай эрлийз атомуудын хослолын тоо маш их байдаг. Тийм ч учраас одоо янз бүрийн шинж чанартай нүүрстөрөгчийн шинэ материалууд гарч ирж байна. Эдгээр материалууд нь аморф нүүрстөрөгч дээр суурилдаг.

Дэлхий даяар эдгээр гайхалтай материалуудад анхаарал хандуулах нь жил бүр нэмэгдсээр байна. Томоохон төрөлжсөн шинжлэх ухааны төвүүд бий болж байна. Нүүрстөрөгчийн шинэ материалыг эрэлхийлэх ажил тууштай явагдаж байна. Ер бусын хөнгөн байдал нь халуунд тэсвэртэй, химийн түрэмгий орчинд тэсвэртэй, соронзлох чадваргүй байдаг нь эдгээр бодисыг ойрын ирээдүйд шинжлэх ухааны дэвшилтэт салбарт бусад бүтцийн материалуудын дунд тэргүүлэх байр суурийг эзлэх боломжийг олгох нь дамжиггүй.

· Хэрэглээ · Хортой нөлөө · Холбоотой нийтлэл · Сэтгэгдэл · Тайлбар · Уран зохиол · Албан ёсны сайт & middot

Нүүрстөрөгчийн янз бүрийн өөрчлөлтүүдийн бүтцийн диаграммууд
а: алмаз, б: бал чулуу, в: лонсдалэйт
г: фуллерен - buckyball C 60, д: фуллерен C 540, е: фуллерен C 70
g: аморф нүүрстөрөгч, h: нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Илүү дэлгэрэнгүй мэдээллийг: Нүүрстөрөгчийн аллотропи

Кристал нүүрстөрөгч

• алмаз
• Графен
• бал чулуу
• Карбин
• лонсдейт
• Нано алмаз
• Фуллерен
• Фуллерит
• Нүүрстөрөгчийн эслэг
• Нүүрстөрөгчийн нано шилэн
• Нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Аморф нүүрстөрөгч

• Идэвхжүүлсэн нүүрс
• Нүүрс
• Чулуужсан нүүрс: антрацит гэх мэт.
• Нүүрсний кокс, нефтийн кокс гэх мэт.
• Шилэн нүүрстөрөгч
• Нүүрстөрөгчийн хар
• Нүүрстөрөгчийн нано хөөс

Практикт ихэвчлэн дээрх аморф хэлбэрүүд байдаг химийн нэгдлүүднүүрстөрөгчийн цэвэр аллотроп хэлбэрээс илүү их нүүрстөрөгчийн агууламжтай.

Кластер маягтууд

• Астрален
• Дикарбон
• Нүүрстөрөгчийн наноконууд

Бүтэц

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

• тетраэдр, нэг s- ба гурван p-электроныг холих замаар үүссэн (sp 3 -гибридизаци). Нүүрстөрөгчийн атом нь тетраэдрийн төв хэсэгт байрладаг бөгөөд нүүрстөрөгчийн атомууд эсвэл тетраэдрүүдийн оройн бусад хэсгүүдтэй дөрвөн эквивалент холбоогоор холбогддог. Нүүрстөрөгчийн атомын энэхүү геометр нь нүүрстөрөгч, алмаз, лонсдалейтын аллотропик өөрчлөлттэй тохирч байна. Энэхүү эрлийзжилтийг нүүрстөрөгч, жишээлбэл, метан болон бусад нүүрсустөрөгчид агуулдаг.
• тригональ, нэг s- ба хоёр p-электрон орбитал (sp 2 - эрлийзжилт) холилдох замаар үүсдэг. Нүүрстөрөгчийн атом нь бие биенээсээ 120 ° өнцгөөр нэг хавтгайд байрладаг гурван эквивалент β-бондтой. β-бондын хавтгайд перпендикуляр байрладаг эрлийзжихэд оролцдоггүй p-орбитал нь бусад атомуудтай β-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). Үүнээс гадна хоёр электрон үүл нь нэг чиглэлд сунасан бөгөөд тэгш бус дамббелл шиг харагддаг. Нөгөө хоёр p-электронууд нь -бонд өгдөг. Ийм атомын геометртэй нүүрстөрөгч нь тусгай аллотропик өөрчлөлтийг үүсгэдэг - Карбин.

2010 онд Ноттингемийн их сургуулийн судлаач Стивен Лидл болон түүний хамтрагчид дөрвөн нүүрстөрөгчийн холбоо нэг хавтгайд байрлах нэгдэл (мономер дилитио-метани) олж авсан. Өмнө нь "хавтгай нүүрстөрөгч"-ийн магадлалыг Пол фон Шлейер ямар нэг бодисын талаар урьдчилан таамаглаж байсан боловч нийлэгжүүлээгүй.

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. H 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.

60 ГПа-аас дээш даралттай үед металл дамжуулалттай C III (нягтрал нь алмазын нягтралаас 15-20% илүү) -ийн маш нягт өөрчлөлт үүсдэг гэж үздэг. At өндөр даралтмөн харьцангуй бага температур(ойролцоогоор 1200 К) өндөр баримжаатай бал чулуунаас нүүрстөрөгчийн зургаан өнцөгт өөрчлөлт үүсдэг. болор торвуртцит төрөл - лонсдалейт (a = 0.252 нм, в = 0.412 нм, сансрын бүлэг P6 3 / ммк), нягт нь 3.51 г / см, өөрөөр хэлбэл алмазынхтай ижил байна. Лонсдалейт нь солируудад ч байдаг.

Хэт нарийн очир алмааз (нано алмаз)

1980-аад онд. ЗСБНХУ-д нүүрстөрөгч агуулсан материалын динамик ачааллын нөхцөлд хэт тархсан алмаз (UDD) гэж нэрлэгддэг алмаз шиг бүтэц үүсч болохыг тогтоожээ. Өнөөдөр "нано алмаз" гэсэн нэр томъёо улам бүр хэрэглэгдэж байна. Ийм материал дахь бөөмийн хэмжээ нь нанометрийн дарааллаар байна. UDD үүсэх нөхцөл нь их хэмжээний сөрөг хүчилтөрөгчийн тэнцвэртэй тэсрэх бодис, жишээлбэл, TNT-ийн RDX-тэй холилдсон хольцыг дэлбэлэх явцад хэрэгжиж болно. Ийм нөхцөл байдал нь нүүрстөрөгч агуулсан материал (органик бодис, хүлэр, нүүрс гэх мэт) байлцуулан селестиел биетүүд дэлхийн гадаргуу дээр цохилт өгөх үед ч хэрэгжиж болно. Тиймээс, намрын бүсэд Тунгусын солир UDDs ойн ёроолоос олдсон.

Карбин

Молекулуудын гинжин бүтэцтэй зургаан өнцөгт нүүрстөрөгчийн талст өөрчлөлтийг Карбин гэж нэрлэдэг. Гинж нь полиен (-CC-) 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 / см) -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 (нягтрал 1.9-2 г / см), 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 дамжуулах чанар ихээхэн нэмэгддэг. Энэ өмч нь эхнийх дээр суурилдаг практик хэрэглээ- фотоэлелүүдэд.

Фуллерен ба нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Нүүрстөрөгчийг C 60, C 70, C 80, C 90, C 100 болон үүнтэй төстэй бөөмсүүд (Фуллерен) хэлбэрээр мэддэг бөгөөд үүнээс гадна графен, нано хоолой, нарийн төвөгтэй бүтэц - астраленууд.

Аморф нүүрстөрөгч (бүтэц)

Аморф нүүрстөрөгчийн бүтэц нь монокристал (үргэлж хольц агуулсан) бал чулууны эмх замбараагүй бүтэц дээр суурилдаг. Эдгээр нь кокс, хүрэн, битумэн нүүрс, нүүрстөрөгчийн хар, хөө тортог, идэвхтэй нүүрс юм.

Графен

Илүү дэлгэрэнгүй мэдээллийг: Графен

Графен нь нэг атомын зузаантай нүүрстөрөгчийн атомын давхаргаас үүссэн нүүрстөрөгчийн хоёр хэмжээст аллотропик өөрчлөлт бөгөөд sp холбоогоор зургаан өнцөгт хоёр хэмжээст болор торонд холбогдсон.

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?

Дээр 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.