والثاني منذ ولادة الأنابيب النانوية الكربونية والجرافين، علماء يابانيون مؤخرا إعداد بنجاح سطح انحناء سلبي --Schwarzites مادة الفلورين الكربون. هذا الإنجاز على الفور سبب قلقا كبيرا في الأوساط العلمية ...
الكربون هو عنصر كيميائي شائع جدا، مليء لون غامض وغير معروف. من الصعب للغاية، والناعمة دسم الماس الأسرة جرافيت الكربون هي الأكثر شهرة من بلورات الكربون ثلاثية الأبعاد؛ في 1980s، اكتشف العلماء لأول مرة الكربون فوليرين (C60)، ويتألف من 20 السداسي و 12 خماسية العادية ، ذرة الكربون المستعبدين لقبة كروية، وذوبان في الغليان منخفضة، وصلابة منخفضة والعزل.
1990s، تم اكتشاف الأنابيب النانوية الكربونية لأول مرة، وتتميز صفائف سداسية من ذرات الكربون التي تشكل الأنبوب متحد المحور عدة طبقات لعدة عشرات من طبقات، لنحو المسافة 0.34nm بين الطبقات، وجود قوة عالية وحسن الأداء الموصلية نقل الحرارة، والقرن ال21، وقد أعد العلماء بنجاح البريطاني واحد الجرافين طبقة الذري، هذا الهيكل شبكة سداسية، ولديه ممتازة البصرية والكهربائية المواد الكربونية الجديدة، والخواص الميكانيكية للالتفجير العالمي السريع لتصبح المواد الجديدة الأكثر تأثيرا في القرن 21 المفضل
ليست هناك علاقة ضرورية بين الفوليرين، أنابيب الكربون، والجرافين. عندما ورقة الجرافين مستو من بنية سداسية تتألف من العيوب، السداسي جزئية خماسية تبديل الفوليرين يمكن شكلتها يختتم شكل كرة القدم في شكل ثلاثي الأبعاد. وبالمثل، يمكن إنشاء عيب الجرافين سداسية بحيث أنابيب عازمة في اسطوانة.
1880s، ودرس الفيزياء الألماني هيرمان شوارتز السلبية منحنية (مقعرة) بنية مماثلة لسطح فقاعة، وعلى ارتفاع من البحوث النظرية على الجزيئات قفص الكربون، يفكر الناس في 1990s نفس قد يكون سلبيا الانحناء من الفلورين، ودعا الفلورين Schwarzites. ومع ذلك، انحناء أبدا تم الإبلاغ عن هيكل من السلبية الكربون. حتى الآن، تم اكتشاف انحناء الإيجابي من الصفر الفلورين انحناء والجرافين وبنجاح أعد، وفي عام 1996 و 2010، وفاز الشرف العليا من المجتمع العلمي - جائزة نوبل.
في المواد الكربونية هو قالب الزيوليت معدة أداة بحثية مشتركة. في الآونة الأخيرة، والعلماء من كوريا واليابان schwarzite شكلت داخل المسام لهيكل القفص الزيوليت من قالب باستخدام الكربون الزيوليت (ZTC). وحقن الباحثون جزيئات بخار الكربونية داخل الزيوليت، بحيث الكربون الالتزام بها مسام الجدران الزيوليت وتجميعها في فئة صحائف الجرافين ثنائية الأبعاد. منذ سطح محددة يميل إلى تقليل طاقة جيبس الحرة، والمتأزم سطح ثنائي الأبعاد من ورقة الجرافين لتحقيق مساحة الحد الأدنى، على غرار انحناء سلبي من سطح السرج. نجحت أخيرا في الحصول على ثلاثة التركيب الجزيئي جديد من الكربون.
هذه النتيجة اشتعلت على الفور في جامعة كاليفورنيا، بيركلي الكيميائيين مصدر قلق كبير، وهذا كان الدليل القاطع هيكل الكربون schwarzite الكيميائيين حلم.
قد يكون استخدم الباحثون باستخدام هيكل الزيوليت المعروف حسابات هيكل ZTC، وقرر مع طوبولوجيا عالم الرياضيات السويسري هيكل مماثل لتصنيع الحد الأدنى سطح schwarzites الفلورين. وأظهرت النتائج أن الفلورين يمكن تعديلها عن طريق تحديد schwarzites مناسبا الزيوليت لتحسين خصائصه. ويقول الباحثون، نحو 200 أنواع من أصل 15 فقط من هيكل الزيوليت يمكن استخدامها كقالب لإنتاج قفص الكربون schwarzites، ولكن الفلورين schwarzite حتى الآن سوى ثلاثة هيكل ZTC مستعدة بنجاح.
واستنادا إلى نظرية، يجب schwarzites الفلورين تحمل كمية كبيرة من تهمة السطحية، مما يجعلها ممتازة المواد supercapacitor الأداء؛ ومساحة كبيرة بحيث يمكن استخدامها لتحفيز صناعة النفط والغاز في التفاعلات العضوية؛ كبيرة الداخلية الصوت قد تخزين مختلف الذرات والجزيئات. الكيميائيين التنبؤ schwarzites الفلورين وجود الالكترونيات فريدة من نوعها، الخصائص المغناطيسية والضوئية، يمكن استخدام المكثفات الفائقة، أقطاب البطارية ومحفز، وجود الفضاء الداخلي كبيرة مناسبة لتخزين الانفصال والغاز.
تبشر يظهر schwarzites قفص الكربون ولادة جائزة نوبل في الكيمياء القادمة؟ وعما إذا كان قد إحداث ثورة في علوم المواد مرة أخرى؟ دعونا ننتظر ونرى!
المراجع: هيكل الكربون سعى منذ فترة طويلة ينضم الجرافين، والأسرة الفوليرين، بيركلي الأخبار والأبحاث والتكنولوجيا والهندسة، أغسطس 13،2018.
