Донедавна чемпіоном серед найміцніших на Землі мінералів вважали алмаз — диво, створене самою природою. Надзвичайна твердість алмазів зробила їх незамінними у виробництві інструментів для шліфування, свердління й токарної обробки твердих металів та їх сплавів, буріння гірських порід тощо.
Аж у 2004 році був відкритий графен — і титул найміцнішого дістався цьому матеріалу. За його відкриття у 2010 році вчені Андрій Гейм та Костянтин Новосьолов із Манчестерського універстету були нагороджені Нобелівською премією з фізики.
Далі науковці, мабуть, вирішили, що розробляти суперматеріали в лабораторіях вигідніше, ніж шукати їх у природі. І ось цього року австрійські науковці налагодили стабільне виробництво карбіну, який за міцністю перевершив і алмаз, і графен.
— Чи є щось спільне у цих матеріалів і де їх застосовують?
— Карбін, як і графен, — це одна з форм вуглецю (карбону). Він має властивість легко утворювати хімічні сполуки різних типів і може мати різний набір фізичних властивостей, — пояснив Віктор Стародуб, доктор хімічних наук, фахівець у галузі теоретичної хімії.
— Але ці матеріали різні. Так, графен — це карбонова пластина завтовшки лише один (!) атом. Але вона міцніша за алмаз, а її електропровідність у сто разів вища, ніж, наприклад, у кремнію в комп’ютерних чипах.
Карбін — це довгий ланцюжок атомів знову ж таки вулецю, що об’єднані послідовними подвійними зв’язками. Як доведено під час експериментів, один атомний ланцюжок у молекулярній структурі карбіну здатний витримати вплив силою 10 наноньютонів.
Карбін удвічі міцніший за графен і втричі — за алмаз. Після винаходу графену було створено жарівки нового виду, які завдяки добрій провідності та міцності можна змінювати раз на сто (!) років.
Графен, як доведено, може замінити навіть платину в сонячних елементах. Таких властивостей не мав жоден із відомих матеріалів.
— А який потенціал карбіну?
— Надзвичайно багатий. Йому можуть знайти застосування в різних сферах у наномеханічних системах, в електромеханічних приладах. Карбін здатний вивести нанотехнології на новий рівень, його можна успішно застосовувати в мікролінзах і сенсорах. Цей матеріал неймовірно легкий і водночас міцний. А крім того, має унікальні електричні властивості.
За прогнозами науковців, карбін відкриє нові можливості не лише у наноелектроніці, а й у квантовій електроніці, космiчних технологiях, дасть можливість створювати напiвпровiдникові прилади з фантастично малими габаритами (до кiлькох нанометрiв).
До речі, цікаво: про те, що карбін теоретично можливий, науковці дізналися ще наприкінці XIX століття, а наприкінці ХХ сторіччя методом комп’ютерного моделювання розрахували його потенційні можливості. Проте побачити на власні очі змогли лише тепер.
— Що ж заважало реалізації цієї ідеї?
— Виробництво карбіну дуже складне, адже він руйнується вже у процесі виготовлення. Щоб обійти цю проблему, фізики Віденського університету поклали один шар графену на інший і згорнули їх у такий собі “термос”. Усередині його синтезували ланцюг спершу зі 100, а врешті й зі 6400 атомів. Так науковці створили стабільну форму карбіну.
