Σπάνια μορφή του άνθρακα «είναι το ισχυρότερο υλικό του κόσμου»

Το «καρβύνιο», μια ακριβοθώρητη μορφή του άνθρακα που έχει παρατηρηθεί μόνο στο εργαστήριο, είναι ακόμα πιο ανθεκτικό από το διαμάντι ή το θαυματουργό γραφένιο, δείχνουν οι τελευταίοι θεωρητικοί υπολογισμοί.

Το καρβύνιο, ή γραμμικός ακετυλενικός άνθρακας, είναι μακριές αλυσίδες από άτομα άνθρακα που συνδέονται εναλλάξ με διπλούς και τριπλούς δεσμούς.

Δεδομένου ότι κάθε τέτοια αλυσίδα έχει πάχος ενός μόλις ατόμου, το καρβύνιο είναι ουσιαστικά ένα μονοδιάστατο υλικό -σε αντίθεση με το γραφένιο, το οποίο αποτελείται από δισδιάστατα φύλλα με πάχος ενός ατόμου.

• Apple, Samsung και IBM επενδύουν στο θαυματουργό γραφένιο
• Διεθνής κούρσα στις πατέντες για την αξιοποίηση του γραφένιου
• Το γραφένιο και η προσομοίωση του εγκεφάλου κερδίζουν κονδύλια της ΕΕ

Οι πρώτες αναφορές για την ύπαρξη του καρβυνίου ήρθαν τη δεκαετία του 1960, μέχρι σήμερα όμως κανένας ισχυρισμός για τη δημιουργία του στο εργαστήριο δεν έχει επιβεβαιωθεί πέραν πάσης αμφιβολίας. Η περίεργη μορφή του άνθρακα, όμως, έχει ανιχνευτεί στο Διάστημα.

Σύμφωνα με τη νέα μελέτη που δημοσιεύεται στο ACS Nano, μια επιθεώρηση της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας, η αντοχή του καρβυνίου στον εφελκυσμό, δηλαδή η αντοχή του στο τέντωμα, είναι διπλάσια του γραφενίου και ξεπερνά «κάθε άλλο γνωστό υλικό».

Επιπλέον, το γραφένιο έχει εξαιρετικά μεγάλη ακαμψία εφελκυσμού, καθώς είναι δύο φορές πιο άκαμπτο από το γραφένιο και τους νανοσωλήνες άνθρακα και τρεις φορές πιο άκαμπτο από το διαμάντι όταν κανείς επιχειρεί να το τεντώσει.

Οι επιδόσεις αυτές είναι ακραίες -προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι για να σπάσει ένα φύλλο γραφενίου θα έπρεπε να ακουμπήσει πάνω του ένας ελέφαντας που ισορροπεί πάνω σε ένα μολύβι.

Την τελευταία μελέτη υπογράφουν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ράις, οι οποίοι εκτιμούν ότι το καρβύνιο μπορεί να μετατραπεί σε μαγνητικό υπεραγωγό -αρκεί να περιστρέψει κανείς το ένα άκρο του μορίου κατά 90 μοίρες.

Ακόμα, η ερευνητική ομάδα υπολογίζει ότι το καρβύνιο είναι σταθερό σε θερμοκρασία δωματίου και δεν σχηματίζει χημικούς δεσμούς με τα διπλανά άτομα καρβυνίου -αυτό όμως έρχεται σε αντίθεση με προηγούμενες εκτιμήσεις, σύμφωνα με τις οποίες τα μόρια καρβενίου είναι ασταθή και εκρήγνυνται όταν έρθουν σε επαφή μεταξύ τους.

Σε κάθε περίπτωση, οι νέες θεωρητικές εκτιμήσεις θα είναι δύσκολο να επιβεβαιωθούν, αφού κανείς δεν μπορεί να παράξει καρβύνιο σε επαρκείς ποσότητες για να είναι δυνατή η μελέτη του.

Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με συγχρηματοδότηση της αμερικανικής πολεμικής αεροπορίας, ενώ οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν στον υπερυπολογιστή DaVinCI του Πανεπιστημίου Ράις.

Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ