Uhlíkový supermateriál je opäť bližšie, vďaka Viedenskej univerzite

Vedci z Rice University v Houstone už pred troma rokmi teoreticky popísali novú formu uhlíkového supermateriálu, ktorý dostal názov carbyne. Mal by byť pevnejší než grafén, či diamant, no praktickým meraním je problém to preveriť.

https://www.youtube.com/watch?v=9Kid2frB7cs

Kým grafén vytvára 2D štruktúru, akési sito, zložené z jedinej vrstvy atómov uhlíka, carbyne je jednorozmerné „lano“ z uhlíkových atómov spojených dvojitou, alebo striedavou trojitou a jednoduchou väzbou. Má vytvárať dlhé reťazce atómov, ktoré sú však vysoko chemicky reaktívne a preto extrémne nestabilné.

Pozrite siOpäť unikátny uhlík – carbyne prekoná grafén aj diamant

V minulosti sa takto podarilo vytvoriť reťazce o dĺžke 40 až 100 atómov (v roku 2003), ale kvôli nestabilite a krátkej životnosti nebolo možné testovať fyzikálne vlastnosti materiálu. Podľa výpočtov by mal pritom carbyne vykazovať dvojnásobnú tuhosť oproti grafénu a uhlíkovým nanorúrkam, teda až 10^9 Nm/kg. Carbyne má mať aj o polovicu vyššiu pevnosť v ťahu ako grafén, či nanorúrky.

carbyne
ZDROJ | Universität Wien

Pekné vlastnosti, len načo sú dobré, keď tento materiál nedokáže v reálnych podmienkach prežiť? Nuž, možno je už všetko inak. Vedcom z Viedenskej univerzity sa totiž podarilo syntetizovať reťazec carbynu o dĺžke až 6400 atómov uhlíka a dokázali ho udržať v stabilnom stave.

Vtip spočíva v tom, že reťazec je umiestnený v uhlíkovej nanorúrke s dvojitou stenou a nedostáva sa tak do styku s vonkajším prostredím. Preto nedochádza k chemickým reakciám. Vedecký tím o svojom objave informoval v časopise Nature Materials.

Pozrite siPiezoelektrický grafén je materiálom budúcnosti

Problém sa podarilo vyriešiť tak, že umiestnili na seba dva listy grafénu a stáčali ich, kým sa nevytvorila trubka s dvojitou stenou, akási grafénová termoska. Potom v jej vnútri syntetizovali carbyne. Nádoba poskytuje ochranu pre vlákno carbynu a to zostáva stabilné.

Syntézu veľmi dlhých reťazcov uhlíka potvrdili vedci pomocou kombinácie transmisnej elektrónovej mikroskopie, röntgenovej difrakcie a Ramanovej rezonančnej spektroskopie. Rozhodne ide o dĺžkový a z hľadiska životnosti aj časový rekord.

Pozrite siUhlíkové nanorúrky náhradou za Li-ion batérie?

Podľa teoretických prepočtov carbyne prekonáva svojimi mechanickými vlastnosťami všetky známe materiály, vrátane grafénu a diamantu. Jeho elektrické vlastnosti by zas mohli otvoriť nové možnosti v oblasti prenosov kvantového spinu a magnetických polovodičov, uvádza správa Viedenskej univerzity.

ZdrojUniversität Wien

Komentáre k článku