شکل تازه‌ی کربن، قدرتمندتر از گرافن و الماس!

فرانک مجیدی: 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!

08-18-2013 08-32-46 AM

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

قبلی «
بعدی »

نظرات

  1. بسیار عالی
    به امید اینکه پست‌های اینچنینی بیشتری رو از شما داشته باشیم…

  2. نوشته هاتون در مورد سینما به کنار، این نوع نوشته های تخصصی شیمی، هیچ هماهنگی ای با حال و هوای وبلاگ یک پزشک نداره! قبلاً هم اتفاق افتاده، مثل:
    http://1pezeshk.com/archives/2011/10/crystals-of-golden-proportions.html

    • موضوع نوشته‌ها و حیطه‌ی تخصصی آن‌ها، در زمره موضوعاتی است که تنها نویسندگان وبلاگ آن را تعیین می‌کنند. کما این‌که برادر من، پست‌هایی در زمینه‌ی رشته تحصیلی تخصصی خود می‌نویسد، من به‌عنوان یک شیمیست حتماً و قطعاً پست‌هایی در زمینه‌ی کار خود در این وبلاگ منتشر خواهم کرد. بخشی از اهداف وبلاگ ما، بررسی پست‌های علمی و تخصصی در حداکثر زمینه‌های مختلف است.

      • سرکارخانم مجیدی با تمام احترامی که برای شما و برادر بزرگوار و سایر نویسندگان این سایت قائل هستم باید بگویم که سایت شما و برادر گرامیتان بدون مخاطبانی چون ما حتماً تا الان بارها و بارها از صفحه این دنیای مجازی محو می شد.
        این شما نیستید که موضوع نوشته‌ها و حیطه‌ی تخصصی آن‌ها تعیین میکنید . چه بسا اگر اینگونه بود تا الان این همه دنبال کننده نداشتید.
        پس لطفاً و خواهشناً طرز تفکرتان را در این خصوص تغییر دهید .
        برادر شما اطلاعات تخصصی از شغل خود که مورد نیاز اکثرخوانندگان است مطرح میکنند نه کشف شکل تازه ای از کربن با استحکام ویژه و … که برای طیف خاصی خواننده جذابیت دارد .
        از شما انتظار بیشتر از این میرود که به خواننده خود اینگونه پاسخ دهید.
        چه بسا اگر پاسخ منطقی تری می دادید ، از سایر پست های اینچنینی استقبال هم می شد.
        موفق باشید

        • «این شما نیستید که موضوع نوشته‌ها و حیطه‌ی تخصصی آن‌ها تعیین میکنید . چه بسا اگر اینگونه بود تا الان این همه دنبال کننده نداشتید.»
          تلقی من از عرضه‌کننده و تقاضاگر و وظایف این دو، ۱۰۰٪ متفاوت با شماست و تا وبلاگ ما با مدیریت ما اداره می‌شود، با سلیقه و نگاه و صلاحدید نویسندگان آن پیش خواهد رفت.
          قرار نیست ما برای «راضی کردن قشر خاص و اکثریت» کار کنیم. هدف وبلاگ ما، حداکثر پاسخ گویی به انواع سلیقه‌ها و بررسی حداکثر علوم است، ولو این مطلب تنها به درد یک نفر بخورد!

          • سلام – بعنوان یک مهندس الکترونیک که علاقه به مباحث نانو دارم، این مطلب برایم بسیار جالب بود هر چند خبرش رو یک شیمیست منتشر کرده باشه ، داشتم به این فکر میکردم که چقدر علوم مختلف به هم نزدیکه که دیدم اعتراضاتی به این مطلب شده ، به نظر من، مخاطب باید بدونه که صاحب وبلاگ نیست ، فقط یه مخاطبه و قرار نیست همه مطالب وبلاگ براش حتما جالب باشه. می تونه این مطلب رو نخونه اگه جذبش نمی کنه و فکر می کنم نباید نویسندگان رو متهم کرد یا منتی از جهت مخاطب بودن براشون گذاشت

        • زمانی که عنوان این مطلب رو در فید دیدم خیلی خوشحال شدم (بازهم مطلبی خاص و ویژه از یک پزشک) و حقاً هم خیلی عالی بود.
          خیلی کم پیش میاد که در بخش ثبت نظرات، نظر ثبت کنم ولی زمانی در بخش نظرات انتقاد آقا رسول را دیدم احساس کردم بی انصافیه اگر نظر ندهم.
          دوست عزیز اگر مطلبی برای شما جذاب نیست دلیل بر نامناسب بودن مطلب و عدم اقبال دیگر مخاطبان نیست.
          و هرگز زمان انتقاد سوابق و زحمات را فراموش نکنید.
          موفق باشید

  3. ایناتوفکرکشف چیزتازه هستن ماهم توفکردوزدن فبلترینگ

  4. اتفاقا خیلی خوبه که همه چی کنار هم هست ….برای من یک پزشک یک مجله دانشمد آتلاینه

  5. با عرض سلام و خسته نباشید خدمت شما
    مطلب شما راجع به کربین خیلی خوب بود. ممنون میشم اگر منبعش رو برام ایمیل بکنید. واگر منابع بیشتری سرغ داشته باشید خیلی بهتر میشه. با آرزوی موفقیت روزافزون برای شما دوست عزیز

دیدگاه خود را با ما اشتراک بگذارید:

ایمیل شما نزد ما محفوظ است و از آن تنها برای پاسخگویی احتمالی استفاده می‌شود و در سایت درج نخواهد شد.
نوشتن نام و ایمیل ضروری است. اما لازم نیست که کادر نشانی وب‌سایت پر شود.
لطفا تنها در مورد همین نوشته اظهار نظر بفرمایید و اگر درخواست و فرمایش دیگری دارید، از طریق فرم تماس مطرح کنید.

اینستاگرام ما را لطفا دنبال کنید!

پیشنهاد می‌کنیم