Karbin - nowy mistrz wytrzymałości

| Technologia
Lawrence Berkeley National Laboratory

Grafen, uznawany za najbardziej wytrzymały materiał znany człowiekowi, nie zdążył wejść do masowej produkcji, a został zdetronizowany przez swojego węglowego krewniaka - karbin. Nowy, teoretycznie przewidywany, materiał to prosty łańcuch pojedynczych atomów, a mimo to przewyższa wszystkie inne materiały. Obliczenia wykazały, że karbin ma dwukrotnie większą wytrzymałość na rozciąganie niż grafen, a jego sztywność rozciągania jest trzykrotnie większa niż diamentu. Karbin jest stabilny w temperaturze pokojowej, a gdy jego nici przechowywane są razem, krzyżują się w sposób przewidywalny.

Karbin tworzą powtarzające sekwencje atomów węgla utrzymywanych przez naprzemienne pojedyncze i potrójne wiązania. Taki układ nazywany jest strukturą jednowymiarową, gdyż nic innego nie jest dołączone do nici grubości pojedynczego atomu. Grafen, który istnieje w płachtach, jest dwuwymiarowy, ponieważ ma długość i szerokość, ale grubość płachty wynosi jeden atom.

Dotychczas przeprowadzone badania sugerują, że najbardziej wytrzymałą formą karbinu byłyby dwie splątane ze sobą nici. Karbin wydaje się materiałem stabilnym w temperaturze pokojowej, który można będzie wykorzystać w praktyce. Dotychczas nie są znane właściwości elektryczne karbinu. Jak pamiętamy, grafen jest uważany za następcę krzemu. Wciąż nie wiadomo, czy karbin będzie można wykorzystać w elektronice.

Uczeni zauważyli już jedną, nieprzewidzianą, bardzo obiecującą właściwość karbinu. Materiał może tworzyć wiązania z bocznymi łańcuchami, a proces tworzenia i rozrywania tych wiązań może zostać wykorzystany do przechowywania i uwalniania energii. Tym samym karbin może być niezwykle kompaktowym materiałem do przechowywania energii, gdyż jego molekuły mają średnicę pojedynczego atomu, a wytrzymałość materiału sugeruje, że możliwe będzie wielokrotne tworzenie i rozrywanie wiązań bez ryzyka rozpadu samej molekuły.

Wszystko wskazuje na to, że rozciąganie czy skręcanie karbinu zmienia jego właściwości elektryczne. Teoretycy zaproponowali nawet umieszczenie na końcach molekuły specjalnych "uchwytów", które pozwoliłyby na szybkie i łatwe zmienianie przewodnictwa czy szerokości pasma wzbronionego karbinu. Trzeba przy tym pamiętać, że rozciąganie karbinu będzie trudniejsze niż rozciąganie diamentu.

Niestety wszystkie znane i nieznane jeszcze wspaniałe właściwości karbinu nie zdadzą się na nic, jeśli materiału nie będziemy potrafili łatwo i tanio produkować w dużych ilościach. Dopiero kolejne miesiące i lata pokażą, czy wykorzystamy potencjał tego materiału.

Dotychczas niektóre laboratoria naukowe donosiły o uzyskaniu karbinu, jednak materiał był niezwykle niestabilny. Część chemików uważa też, że jeśli zetkniemy ze sobą dwie nici karbinu, dojdzie do eksplozji. By się o tym przekonać musimy poczekać, aż uda się uzyskać przewidzianą teoretycznie stabilną formę karbinu.

karbin węgiel grafen