واکنش

شیمی و فناوری

واکنش

شیمی و فناوری

دانشجویان شیمی فناوری

پیوندهای روزانه

08-18-2013 08-32-46 AM

کربن، به‌دلیل توانایی‌اش در ایجاد چهار پیوند کوالانسی عنصری هیجان‌انگیز و قابل‌بحث برای شیمی‌دان‌ها و دانشمندان علوم زیستی است. همین توانایی کربن، این امکان را به آن می‌دهد که در ساده‌ترین ترکیبات، تا پیچیده‌ترین مولکول‌ها و پلیمرهای آلی یا سلولی و پیچیده‌ترین ابزارهای تکنولوژی حضور یابد. در سال‌های اخیر، کربن به‌صورت بوکی‌بال، نانوتیوب و فرم‌هایی از گرافن سنتز شده‌است. این فرم‌های تازه، علاوه بر فرم‌هایی کلاسیک مانند خودِ کربن، گرافیت و الماس، این تصور را ایجاد می‌کند که صورت جدیدی از این عنصر قابل شناسایی نباشد. با این وجود، لیو و همکارانش در دانشگاه رایس واقع در هوستون، با محاسباتی که انجام داده‌اند،نشان می‌دهند که امکان ایجاد شکل تازه‌ای از کربن در فرمی قدرتمندتر از آن‌چه پیش‌تر شناخته‌شده، وجود دارد.

ماده‌ی تازه، «کربین» (Carbyne) نامیده می‌شود که در آن، اتم‌ها با پیوندهای سه‌گانه و یگانه‌ی جایگزین، یا پیوندهای دوگانه‌ی متوالی به هم متصل شده‌اند. البته وجود این ماده، در هاله‌ای از ابهام قرار دارد. ستاره‌شناسان بر این باورند که نشانه‌هایی از این ماده را در فضا شناسایی نموده‌اند، اما شیمی‌دان‌ها سال‌ها برای ساخت این ماده تلاش کرده‌اند و در نهایت، چند سال قبل این ماده به‌صورت محلول و تنها با ۴۴ اتم کربن در زنجیره ساخته‌شد. نزد برخی از شیمی‌دان‌ها، تصور بر این است که این ماده، در حدی ناپایدار باشد که با تماس دو رشته از این ماده، واکنشی انفجاری رخ دهد. با این‌حال، میزان قدرتمندی این ماده، برای دانشمندان علوم نانو هیجان‌انگیز است. ماده‌ای با این میزان قدرت، حتماً مفید و قابل کاربرد هم هست!


با این هدف، لیو و همکارانش محاسباتی برای دریافت قواعد حاکم بر کربین و خواص این ماده انجام دادند. این محاسبات، مشخص کرده که برای شکستن تنها یک رشته‌ی این ماده، ۱۰ نانونیوتن نیرو مورد نیاز است، به عبارت دیگر استحکام ویژه یا  Specific strength این ماده ۶ تا ۷٫۵ در ۱۰ به توان هفت N∙m/kg است. این مقادیر برای شکل‌های شناخته‌شده‌ای مانند گرافن ۷^۱۰× ۵٫۵- ۴٫۷، کربن نانوتیوب ۷^۱۰× ۵٫۰- ۴٫۳ و الماس ۷^۱۰× ۶٫۵- ۲٫۵  در این واحد، گزارش شده‌است. همین اعداد نشان می‌دهد که این ماده، سخت‌تر از شکل‌های رایج گذشته است.

از دیگر خواص جالب توجه این ماده، انعطاف‌پذیری آن است که می‌تواند چیزی مابین یک پلیمر، و یک رشته‌ی دوتایی DNA باشد. وقتی رشته‌ی سازنده‌ی این ماده حالتی پیچیده یابد، می‌تواند چرخشی مستقل یابد و یا بسته به گروه‌های شیمیایی افزوده شده در انتهای زنجیره، سختی متفاوتی یابد. پایداری این ماده نیز، از خواص جالب‌توجه آن است. لیو و همکارانش، احتمال واکنش دو رشته از این ماده را با یکدیگر نفی نمی‌کنند، اما معتقدند سدّ انرژی بالای این ماده، می‌تواند از واکنش این دو رشته جلوگیری نماید و بنابراین کربین، تا روزها به‌صورت ماده‌ای غلیظ در دمای اتاق باقی بماند. این خواص، کربین را نامزدی مناسب برای طراحی ابزارهای نانوالکترونیک یا اسپین‌ترونیک در نزد دانشمندان علوم نانو می‌سازد. تا ورود ماده‌ای تازه در عرصه‌ی تکنولوژی، زمان چندانی باقی نمانده‌است!

منبع: +


نظرات  (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است

ارسال نظر

کاربران بیان میتوانند بدون نیاز به تأیید، نظرات خود را ارسال کنند.
اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید لطفا ابتدا وارد شوید، در غیر این صورت می توانید ثبت نام کنید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی