作者:Thomas Pichler 来源:《自然—材料学》 发布时间:2016/4/19 16:29:25
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由6000多个碳原子组成的碳炔
迄今最长碳链或能造出最硬物质“碳炔”

 

奥地利科学家在最新一期《自然·材料学》杂志上撰文指出,他们在实验室大量合成出有史以来最长的稳定线性碳链,其由6000多个碳原子组成,或有助最终批量制造出目前已知的最硬的物质——碳炔。

1885年,德国有机化学家阿道夫·冯-贝耶尔首次提出碳炔的概念,他将其描述为一种无限长的碳碳单键和三键交替而成的碳链。但他也警告称,由于其极不稳定,因此很难制造出来。

此前,美国科学家经过理论计算指出,碳炔这种碳原子一维线性带状物的强度应该比任何已知的材料更硬更坚固,拥有巨大的抗张强度和硬度,硬度是钻石的40倍、石墨烯的两倍,因此,可用于制备超坚固的设备。另外,它还拥有仅被拉伸3%就能从导体转变成绝缘体的独特属性,因而备受电子设备领域青睐。

尽管科学家们可采用某些方法让碳链保持稳定,但此前只能制造出最多拥有100个碳原子的不稳定碳链。而现在,维也纳大学的托马斯·皮赫莱尔团队通过新方法大批量制造出稳定的碳长链,有些长链拥有6000多个碳原子,被认为是有史以来最接近碳炔的“产品”。

在最新研究中,科学家们将两层石墨烯卷成团,制造出了一个双壁的碳纳米管,并在石墨烯薄片的缝隙内合成出这种碳长链,缝隙能保护这种材料并让其保持稳定。该研究第一作者石磊(音译)表示:“最新研究朝我们最终真正认识碳炔迈出了关键一步。”

尽管这次制造出的碳炔长链比以前长,但肉眼仍然看不见,研究人员通过透射电子显微镜、X射线衍射仪、近场共振拉曼光谱法证实了这一碳链的存在。结果表明,这种碳链在实验环境下非常稳定,其电学性能取决于碳链的长度。而且,由于碳炔的力学和电学属性与众不同,未来或有助科学家们制备出新型纳米电子和光机设备。

科学家们表示,新发现是碳炔批量生产的关键步骤,但在具体应用之前,还需更进一步的研究。

总编辑圈点

碳家族很有趣,龙生九子,各不相同。最坚硬的金刚石和最柔软的石墨,是碳元素自然形式下的单质同素异形体;而人工碳化合物如尼龙、汽油、塑料等在生活中更是举目可见;备受宠爱的新材料石墨烯,因性能超群正在“长江后浪推前浪”;但相对于理论预测和计算模型证实为“世界上最硬”的碳炔及其应用可能性,它也只能算“老一辈”了。当然,只生成一定长度碳链距离制备碳炔还相去甚远,但并不影响我们对未来最强硬材料的热切期待。(来源:科技日报 刘霞)

 
 
 
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