Opäť unikátny uhlík – carbyne prekoná grafén aj diamant

Vďaka uhlíkovým nanorúrkam, ktoré sú jednou z foriem fullerénu (a ten je zas formou grafénu) sa dočkáme ešte mnohých kompozitných materiálov nielen v automobiloch a nepriestrelných vestách. Fanúšikovia sci-fi napríklad snívajú o vesmírnom výťahu, v ktorom by sme na geostacionárnu dráhu frčali po grafénovej páske.

Pozrite siPiezoelektrický grafén je materiálom budúcnosti

Napriek tejto rozmanitosti, možno budeme mať k dispozícii uhlíkový supermateriál ešte pevnejší ako grafén, alebo diamant. Mingjie Liu a jeho partneri z Rice University v Houstone vypočítali vlastnosti formy uhlíka, ktorý je silnejší, pevnejší a exotickejšie než čokoľvek, čo dosiaľ chemici poznali.

Nový materiál sa nazýva carbyne. Jedná sa o reťazec atómov uhlíka, ktoré sú spojené buď striedavo trojitou a jednoduchou väzbou, alebo po sebe idúcimi dvojitými väzbami.

nanotrubky

Nanotrubičky majú síce o polovicu nižšiu pevnosť, ako carbyne, ale dá sa s nimi počítať už dnes.

Carbyne je záhadou. Astronómovia sa domnievajú, že oni objavili túto formu uhlíka ako prví v medzihviezdnom priestore, na Zemi sa v prirodzenom prostredí nenachádza. Pred niekoľkými rokmi sa síce podarilo syntetizovať reťazce carbyne dlhé až do 44 atómov uhlíka v roztoku, išlo ale o príliš nestabilný materiál, ktorý nebolo možné študovať. Vedci však predpokladajú, že v niektorých svojich formách by mohol byť carbyne dostatočne stabilný na to, aby vydržal „pokope“ niekoľko dní. To by umožnilo skúmať jeho vlastnosti v laboratóriu.

Liu s kolegami dospeli k názoru, že carbyne by mohol byť 2-krát pevnejší ako najpevnejšie známe materiály súčasnosti. Uhlíkové nanotrubičky a grafén majú napríklad tuhosť 4,5 x 10^8 Nm/kg, ale carbyne je jasným víťazom s tuhosťou asi 10^9 Nm/kg, teda viac, než dvojnásobnou. Podobne je na tom carbyne v pevnosti v ťahu. Liu a spol. vyrátali, že na pretrhnutie vlákna carbyne je potrebná sila asi 10 nanonewtonov.  Táto pevnosť sa prejavuje silou 6.0 až 7.5 × 10^7 N∙m/kg, čo opäť prekonáva všetky známe materiály vrátane grafénu (4.7–5.5×10^7 N∙m/kg), uhlíkových nanorúrok (4.3 – 5.0 × 10^7 N∙m/kg) a diamantu (2.5–6.5×10^7 N∙m/kg), informoval MIT Technolgy Review.

Jediný problém je, že nikde žiadne lanká, ani iné materiály z carbynu nekúpite za žiadne peniaze. Aspoň zatiaľ. Výskum však môže inšpirovať vedcov, aby vypočítaný (stabilný) carbyne doviedli do reálnej podoby a potom sa uvidí. Na vesmírny výťah však radšej zabudnime, existuje na to nespočetné množstvo dobrých dôvodov.

TIPVesmírny výťah – ekologicky na obežnú dráhu?

Foto: Thinking Small