कार्बिन - एक आयामी कार्बन
जैसा कि नेचर मटेरियल्स पत्रिका ने अक्टूबर 2016 में रिपोर्ट किया था, वियना विश्वविद्यालय में भौतिकी संकाय के वैज्ञानिक एक स्थिर कार्बाइन बनाने का एक तरीका खोजने में कामयाब रहे, यानी। एक-आयामी कार्बन, जिसके बारे में माना जाता है कि इसमें ग्राफीन (द्वि-आयामी कार्बन) से भी अधिक क्षमताएं हैं।
ग्राफीन, जिसे अभी भी प्रौद्योगिकी में वास्तविकता बनने से पहले ही सामग्री क्रांति की महान आशा और अग्रदूत माना जाता है, को उसके कार्बन चचेरे भाई द्वारा पहले ही गद्दी से उतार दिया जा सकता है - काबैन. गणना से पता चला कि कार्बाइन की तन्यता ताकत ग्राफीन की तुलना में दोगुनी है, जबकि इसकी तन्यता कठोरता हीरे की तुलना में तीन गुना अधिक है। कार्बाइन (सैद्धांतिक रूप से) कमरे के तापमान पर स्थिर है, और जब इसके स्ट्रैंड्स को एक साथ संग्रहित किया जाता है, तो वे अनुमानित रूप से प्रतिच्छेद करते हैं।
हम पॉलीऐल्काइन संरचना (C≡C)n के साथ कार्बन के एक एलोट्रोपिक रूप के बारे में बात कर रहे हैं, जिसमें परमाणु बारी-बारी से सिंगल और ट्रिपल बॉन्ड या संचित डबल बॉन्ड के साथ लंबी श्रृंखला बनाते हैं। ऐसी प्रणाली को एक-आयामी (1D) संरचना कहा जाता है क्योंकि एक-परमाणु मोटे धागे से और कुछ भी जुड़ा नहीं होता है। ग्राफीन की संरचना द्वि-आयामी रहती है क्योंकि यह लंबी और चौड़ी होती है, लेकिन शीट केवल एक परमाणु मोटी होती है। अब तक किए गए शोध से पता चलता है कि कैरबिनर का सबसे मजबूत रूप एक साथ बुने गए दो धागों से बनाया जाएगा (1)।
हाल तक कार्बाइन के बारे में बहुत कम जानकारी थी। खगोलविदों का कहना है कि इसकी खोज सबसे पहले उल्कापिंडों और अंतरतारकीय धूल में हुई थी।
मिंगजी लियू और राइस यूनिवर्सिटी की एक टीम ने कार्बाइन के सैद्धांतिक गुणों की गणना की जो अनुभवजन्य अनुसंधान को निर्देशित करने में मदद कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने तन्य शक्ति, लचीली ताकत और मरोड़ वाले तनाव परीक्षणों को ध्यान में रखते हुए एक विश्लेषण प्रस्तुत किया। उन्होंने गणना की कि कार्बाइन की विशिष्ट ताकत (यानी वजन के संबंध में ताकत) एक अभूतपूर्व स्तर (6,0-7,5 × 107 एनएम/किग्रा) पर है - ग्राफीन (4,7-5,5×107 एनएम/किग्रा) की तुलना में ), कार्बन नैनोट्यूब (4,3-5,0×107 N∙m/kg) और हीरा (2,5-6,5×107 N∙m/kg)। परमाणुओं की श्रृंखला में एकल बंधन को तोड़ने के लिए लगभग 10 nN के बल के अनुप्रयोग की आवश्यकता होती है। कमरे के तापमान पर श्रृंखला की लंबाई लगभग 14 एनएम है।
जोड़कर कार्यात्मक समूह CH2 कार्बाइन श्रृंखला के सिरे को डीएनए स्ट्रैंड की तरह मोड़ा जा सकता है। विभिन्न अणुओं के साथ कैरबिनर श्रृंखलाओं को "सजाकर" अन्य गुणों को बदला जा सकता है। हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ जुड़ने वाले कुछ कैल्शियम परमाणुओं को जोड़ने से उच्च घनत्व वाले हाइड्रोजन भंडारण स्पंज का निर्माण होगा।
नई सामग्री का एक दिलचस्प गुण इसकी साइड चेन के साथ बंधन बनाने की क्षमता है। इन बंधनों को बनाने और तोड़ने की प्रक्रिया का उपयोग ऊर्जा को संग्रहीत करने और जारी करने के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार, कैरबिनर ऊर्जा भंडारण के लिए एक बहुत प्रभावी सामग्री के रूप में काम कर सकता है, क्योंकि इसके अणु व्यास में एक परमाणु हैं, और सामग्री की ताकत का मतलब है कि बंधन को विनाश के जोखिम के बिना बार-बार बनाया और तोड़ा जा सकता है। अणु स्वयं विघटित हो जाता है।
सब कुछ इंगित करता है कि कैरबिनर को खींचने या मोड़ने से उसके विद्युत गुण बदल जाते हैं। सिद्धांतकारों ने अणु के सिरों पर विशेष "हैंडल" रखने का भी प्रस्ताव दिया है जो कार्बाइन की चालकता या बैंडगैप को जल्दी और आसानी से बदलना संभव बना देगा।
2. ग्राफीन संरचना के अंदर कैरबिनर्स की एक श्रृंखला
दुर्भाग्य से, कार्बाइन के सभी ज्ञात और अभी तक अनदेखे गुण केवल एक सुंदर सिद्धांत बनकर रह जाएंगे यदि हम सस्ते में और बड़ी मात्रा में सामग्री का उत्पादन नहीं कर सकते हैं। कुछ शोध प्रयोगशालाओं ने कार्बाइन तैयार करने की सूचना दी, लेकिन सामग्री बेहद अस्थिर निकली। कुछ रसायनशास्त्रियों का यह भी मानना है कि यदि हम कैरबिनर के दो धागों को जोड़ दें तो होगा विस्फोट. इस वर्ष के अप्रैल में, ग्राफीन संरचना (2) की "दीवारों" के अंदर धागे के रूप में एक स्थिर कैरबिनर के विकास की रिपोर्टें सामने आईं।
शायद शुरुआत में उल्लिखित वियना विश्वविद्यालय पद्धति एक सफलता है। हमें जल्द ही पता लगाना चाहिए.
