По-твърд от диамант, учените изследваха свойствата на моноатомна въглеродна нишка - РИА Новости
МОСКВА, 16 август - РИА Новости. Изследване на свойствата на нов въглероден материал - карабин - показа, че той е два пъти по-силен от диаманта и графена, а също така има уникални електрически свойства, според статия, публикувана в електронната библиотека на университета Корнел от група, ръководена от Борис Якобсон от университета Райс (САЩ).
Попълване в голямо семейство
Нов член на семейството, carbyne, е моноатомна въглеродна нишка. За първи път учени от Института по елементоорганични съединения (INEOS) на Руската академия на науките обявиха получаването на това съединение през 60-те и 70-те години на миналия век. Група, ръководена от Алексей Сладков, твърди, че е успяла да получи две разновидности на карбин - кумулен (където всеки атом е свързан с два съседни чрез две двойни връзки) и полиин (където се редуват тройни и единични връзки). Впоследствие обаче учените намериха други възможни обяснения за някои от експерименталните наблюдения.
"Възникна донякъде противоречива ситуация, в която научната общност, която беше предпазлива по природа, по-скоро склони към мнението "карабина не съществува". Това не означава, че всички доказателства в полза на съществуването на карабина са опровергани. Бих казал, че с голяма сигурност може да се твърди, че през 70-те години на миналия век карабината вече е била успешно получена", каза Артюхов.
Експерименти в компютъра
В момента получаването на карабин остава изключително трудна задача, така че учените все още не провеждат експерименти с истинско вещество, а прибягват до квантово-механично моделиране на суперкомпютри. „В предишни работи... вниманието беше насочено към някои негови индивидуални характеристики, но ние си поставихме целтада го характеризираме от всички страни едновременно, тоест да създадем цялостен механичен модел на материала“, казва Артюхов.
Резултатите от такова моделиране показаха, че карабината има уникално висока твърдост - нейната специфична якост на килограм маса е 1 милион килонютона на метър. Това е два пъти повече от силата на нанотръбите и графена (0,45 милиона килонютона) и почти три пъти по-силно от диаманта - 0,35 милиона килонютона). „Също така открихме няколко други интересни феномена, например, че устойчивостта на усукване може да бъде „включена“ в карабина чрез прикрепване на определени функционални групи към краищата“, каза източникът на агенцията.
В допълнение, Якобсон и колегите му успяха да докажат, че когато нишка от карбин се разтяга, нейните електрически свойства се променят радикално - тя се "трансформира" от формата на кумулен (който е проводник) във формата на полиин (диелектрик), тоест, като издърпате нишка от карбин, можете да изключите и включите проводимостта.
Не космически асансьор, а електроника
Засега технологиите за получаване на карабина са изключително сложни. Най-дългата карабинна нишка - 6 нанометра - е получена през 2010 г. от учени от Канада. Следователно, според Артюхов, карабинът може да се използва като компонент на различни сложни наносистеми. „Той може да служи като „нанотетер“ или „нанопръчка“ (в зависимост от дължината), както и като проводящ или полупроводников „кабел“, казва ученият.
Въпреки уникалната си механична здравина, карабината едва ли ще се използва за създаване на свръхздрави макроскопични кабели, като например за "космически асансьори".
"Факт е, че здравината на един материал винаги се определя не от най-здравата, а напротив, от най-слабата" връзка "в него. При въглеродните влакна това са връзки между графитлистове, в композитите с нанотръби - контактът между нанотръбата и матрицата. И както и да подобрявате свойствата на усилващите елементи в системата, нейната здравина ще остане постоянна, ако те са лошо свързани помежду си“, казва Артюхов.
Но карабинът може да бъде полезен в електрониката - в зависимост от напрежението, неговата проводимост и спектърът на оптично поглъщане се променят драстично. "Чрез напрежението можете да контролирате към коя дължина на вълната на светлината материалът е най-чувствителен. Това е много полезно свойство за оптоелектронни приложения, по-специално в телекомуникациите", отбеляза ученият.