Применение корбина в химии. Карбин - новая форма углерода, превосходящая по прочности графен и углеродные нанотрубки. Карбин – наноматериал будущего

Эдинбург - величественный древний город в Шотландии, увенчанный замком на гранитной скале, возвышающимся высоко над улицами. Но за историческим антуражем скрывается атмосфера города. В музеях и галереях можно провести время днём, а ближе к ночи - посидеть в пивной, пойти в клуб, театр или ресторан с видом на гавань.

Как добраться до Эдинбурга

Международный аэропорт Эдинбурга расположен в 12 км к западу от города. Он принимает рейсы не только со всей Англии, но и с континентальной Европы, Ирландии и некоторых городов Северной Америки. Продолжительность перелёта из Москвы без учёта стыковок - около 4 часов.

В аэропорту есть офис информации, камера хранения, банкоматы, обмен валют, магазины и рестораны, рент-а-кар офисы и Wi-Fi. Добраться туда можно на автобусах Lothian Buses Airlink service 100 от моста Waverley Bridge, который находится при выходе из ж/д вокзала. Стоимость проезда в одну сторону 3,5-5,30 GBP, туда-обратно около 10 GBP, в пути 30 минут, отправление каждые 10-15 минут, билеты можно купить у водителя. Автобус по пути останавливается на West End и Haymarket. Можно добраться и на такси, стоимость 22-30 GBP, в пути 20 минут.

Кроме того, в Эдинбург можно попасть из аэропорта Глазго, он расположен всего в 100 км к западу. Автобус компании Scottish Citylink № 905 соединяет аэропорт и автостанцию Глазго Buchanan, где можно пересесть на автобус № 900 до Эдинбурга (15-18,40 GBP, в пути 2 часа, отходит каждые 15-30 минут). Цены на странице указаны на октябрь 2018 г.

От Глазго можно также добраться на поезде First ScotRail, в пути 50 минут, отправление каждые 15 минут, стоимость проезда 12-15 GBP.

Поиск авиабилетов в Эдинбург

На автобусе

Автовокзал Эдинбурга находится на северо-восточном углу площади St Andrew Sq, вход - с площади и с улицы Elder St. Там есть офис информации, wi-fi, камера хранения.

На поезде

Главный ж/д вокзал Эдинбурга - Waverley (Waverley Bridge), находится в самом сердце города и принимает поезда со всей страны. Еще одна станция, Haymarket (Haymarket Tce), служит местом остановки и отправления составов в западном направлении. Билеты можно купить в Edinburgh Rail Travel Centre (4.45-00.30 пн-пт, 7-00.30 вс) на станции Waverley.

Погода в Эдинбурге

Cреднемесячная температура, °C днем и ночью

    январь

    февраль

    март

    апрель

  • июнь

    июль

    август

    сентябрь

    октябрь

    ноябрь

    декабрь

Районы Эдинбурга

Просто Таун (town, с англ. «город») - это средневековый Эдинбург с его Королевской Милей, которая ведет от дворца Холируд к замку. Это самый интересный для туристов район города.

Нью-Таун (соответственно, «новый город») - это вторая половина исторического центра, заслужившая приставку «новый» за свои здания 18 века. Это еще и коммерческий центр Эдинбурга, который уважаем шопоголиками со всего мира за обилие и качество магазинов.

Стокбридж и Канонмилс (Stockbridge and Canonmills) находится по соседству с Нью-Тауном, здесь также находятся интересные магазины и лучший уголок для отдыха в городе - Королевский ботанический сад.

Эдинбург/Восток - пляжная зона Портобелло и историческая деревушка Даддингстон. Эдинбург/Юг - популярная часть города среди студентов, так как здесь масса мест, где можно неплохо перекусить и, что важнее, выпить. Здесь же находится прославленная часовня Рослин, о которой ниже. Эдинбург/Запад привлекает своим зоопарком и (для знатоков и любителей) регбийным стадионом Murrayfield.

Royal Edinburgh Ticket

«Роял Эдинбург Тикет» - отличная возможность увидеть как можно больше достопримечательностей города и сэкономить. Он позволяет посетить 3 популярные достопримечательности города: Эдинбургский замок, дворец Холирудхаус и королевскую яхту «Британия». Билет действует в течение двух дней. Стоимость билета: 55 GBP, льготный (для пенсионеров старше 60 лет и студентов): 48 GBP, детский (5-15 лет): 30 GBP.

Транспорт

Общественный транспорт города представлен автобусами Lothian Buses, которые курсируют по большей части по центру Эдинбурга, и First Edinburgh - по окрестностям и деревням вблизи города. Расписание маршрутов можно найти на каждой остановке. Стоимость проезда по городу 1,5 GBP (дети до 5 лет бесплатно, с 5 до 15 - 0,7 GBP). Водители автобусов Lothian buses не дают сдачи, им нужно платить строго обозначенную сумму, а вот First Edinburgh более лояльно относятся к путающимся в незнакомых бумажках туристам и сдачу им дают. Зато Lothian Buses также предлагают приобрести проездной на день за 5 GBP, который дает право на неограниченное количество поездок в течение дня, билет приобретается у водителя. По городу также курсируют ночные автобусы, отправление раз в час с полуночи до 5 утра, стоимость проезда 3-5 GBP.

На такси

Черные изысканные эдинбургские кэбы-такси можно поймать на улице, заказать по телефону (+0,5-0,8 GBP за вызов) или найти на стоянке. Однако стоит иметь в виду, что этот вид транспорта очень дорог: минимальная стоимость проезда 2,1 GBP (ночью 3,1 GBP) за посадку плюс первые 450 м, далее по 0,25 GBP за каждые 240 ярдов (220 м). Словом, типичная поездка на 2 мили (3,5 км) по центру города обойдется в 6-10 GBP минимум.

Шотландия - это виски, а отправляясь в Эдинбург, стоит сразу заложить пару часов на посещение The Scotch Whisky Heritage Centre. Здесь туристам проведут незабываемую экскурсию, расскажут об истории и происхождении виски, способах дистилляции, видах солода и, конечно, дадут попробовать.

На велосипеде

Несмотря на то, что Эдинбург полон холмов и подъемов - это очень дружелюбный к велосипедистам город, если соблюдать определённые правила. Во-первых, не стоит забывать про нетипичное для России движение, во-вторых, необходимо соблюдать местные требования: вечером включать фонарь, не ездить по улице с односторонним движением в противоположную сторону, не проезжать на красный свет, не ездить по газонам. Местные полисмены «бобби» имеет право штрафовать нерадивых велосипедистов на суммы до 40 GBP. А в остальном, прекрасная маркиза, удовольствие от велосипедной прогулки по Эдинбургу действительно ни с чем несравнимо.

В городе есть представительства многих международных компаний rent-a-car, но лучшие цены - в небольших местных агентствах.

Отели Эдинбурга

Недорогие хостелы сосредоточены в районе Cowgate Area, в нижней части Royal Mile и ее переулках. Гестхаусы и маленькие отели разбросаны во всех частях города, однако больше всего их вокруг Newington Road и Minto Street на южной стороне и на Pilrig Street и Newhaven Road в Лейте. Оба этих района расположены в 20 минутах ходьбы от центра города и связаны с ним автобусными маршрутами.

Шоппинг и магазины

Главная шоппинг-аллея города - это улица Princes Street (Нью-Таун), которая находится к северу от замка. Она проходит практически через весь центр города, от ж/д вокзала до Lothian Road. Здесь расположены как крупные торговые центры (музыкальный HMV, Topshop и H&M), так и ориентированные на туристов сувенирные лавки и магазины. Параллельно этой улице проходит George Street, которая также славится своим шоппингом и ресторанами.

На Cockburn Street в Старом городе можно найти «альтернативные» Принцесс-стрит лавки с шотландской музыкой и килтами, пириснг-аксессуарами и «субкультурной» одеждой. Королевская Миля (The Royal Mile), особенно на возвышенности около замка, идеальное место для покупок сувениров шотландской тематики: открытки, магниты, виски, килты и волынки.

Отдельное удовольствие прогуляться по Grassmarket (Старый город). Не столько из-за магазинчиков и уютных пабов, расположенных здесь, сколько из-за очаровательных видов на замок и симпатичных зданий. Multrees Walk (или просто The Walk) - вотчина дорогих марок Vidal Sasoon, Armani, Vuitton, Harvey Nichols или Calvin Klein (Нью-Таун).

Лучшие фотографии Эдинбурга

Предыдущая фотография 1/ 1 Следующая фотография











Все 106 фотографий Эдинбурга

Кухня и рестораны

Шотландия - это виски. Так что отправляясь в Эдинбург, стоит сразу заложить пару часов на посещение The Scotch Whisky Heritage Centre, который находится на вершине Королевской Мили. Здесь туристам проведут незабываемую экскурсию, расскажут об истории и происхождении виски, способах дистилляции, видах солода и, конечно, дадут попробовать. Приобрести домой бутылку-другую здесь также можно: более 200 видов по очень приемлемым ценам.

В целом советовать какое-либо заведение в Эдинбурге очень сложно, они все отличаются хорошим качеством еды и, разумеется, пива. Много традиционных шотландских пабов можно найти у площади Grassmarket (местных здесь не много, зато туристов - в избытке).

Если романтика средневековья несколько приелась, а пива все еще хочется, можно отправиться в современные бары Эдинбурга на George Street и George IV Bridge. Послушать музыку и сходить потанцевать можно в клубы у Cowgate и Lothian road, например, в Base, Gig и Diva. Другие популярные у местной молодежи заведения: Opal Lounge, Shanghai, Bacaro, GHQ, The Hive, Octopussy (по четвергам в HMV Picture House) и Why Not.

На пешеходной улице Rose St открыто множество пабов, где можно недорого перекусить. А в заведениях Chippy’s можно отведать гамбургеры, кровяную колбасу и «хаггис» - национальное шотландское блюдо из бараньих потрохов.

Эдинбург

Гиды в Эдинбурге

Развлечения и достопримечательности Эдинбурга

Отель Balmoral с гигантскими часами на башне (символ города), Эдинбургский замок и так называемая «Королевская миля» (Royal Mile), ведущая от замка к дворцу Холирудхаус (бывший дворец Марии Стюарт, а ныне резиденция английской королевы). В центре города - улица «Принцес стрит», на которой находятся знаменитый Шотландский монумент и Национальная картинная галерея. Недалеко от дворца возвышается скала «Трон короля Артура».

Гланд-Стоун-Лэнд - дом лавочника, построенный в 17 веке, где обстановка и интерьер сохранились в изначальном виде. На первом этаже находится реконструированный магазинчик с товарами того времени, а на верхнем этаже апартаменты, меблированные в духе XVII века.

Шотландский монумент - памятник писателю, больше похожий на церковь, одна из самых знаменитых достопримечательностей Эдинбурга. В центре города находится 60 метровая-статуя сэра Вальтера Скотта и его собаки Маиды.

Другие достопримечательности Эдинбурга: церковь св. Маргариты, замок Касл-Рок, королевская резиденция в Шотландии, церковь св. Жиля, здание Шотландского парламента, Королевский музей, музеи современной истории и истории Шотландии.

Галереи города: Фрутмаркет, Талбот-Райс, Шотландская галерея современного искусства, Национальная портретная галерея Шотландии, музей Шотландии. Пешеходная экскурсия по историческому центру Эдинбурга, экскурсия в часовню Рослин и на королевскую яхту «Британия», экскурсия в замок Стерлинг.

В Эдинбурге можно за дополнительную плату (15 GBP) посетить часовню Рослин, богато декорированную символическими скульптурами и фресками с описанием Библейских историй, времён рыцарей Ордена Тамплиеров и Масонского общества. Сейчас, благодаря роману Дэна Брауна «Код Да Винчи», она стала ещё популярнее у туристов - ведь именно в ней происходит действие последней главы романа.

Расположенный на южном берегу залива Ферт-оф-Форт Эдинбург – столица и второй по численности населения город Шотландии, а также крупнейший финансовый центр Великобритании после Лондона.

Основание города

Первые поселения на землях сегодняшнего Эдинбурга существовали еще в эпоху мезолита. В ходе раскопок были также выявлены остатки поселений, датирующиеся поздним бронзовым и железным веками.

В 1-м веке н.э., когда в Лотиан (историческая область на юго-востоке Шотландии) прибыли римляне, здесь обитало кельтское племя бриттов, которому они дали название вотадины. Уже после ухода римлян в 5-м веке н.э. на территории современного Лотиана и прилегающих к нему регионов (точные границы достоверно неизвестны) существовало бриттское королевство Гододин, основанное, вероятнее всего, потомками тех самых вотадинов. Примерно в 6-м веке гододинцы построили крепость «Din Eidyn» или «Etin», и хотя ее точное местоположение идентифицировано не было (крепость вполне вероятно могла находиться как на Замковой скале, так и на горе Артура, а возможно и на горе Кэлтон), историки предполагают, что именно вокруг нее впоследствии и вырос Эдинбург. В 638 году крепость была осаждена войсками короля Нортумбрии Освальда и в результате более чем на три века оказалась под контролем англосаксов, пока в середине 10-го века не перешла к Шотландии. В «Хрониках пиктов» крепость упоминается как «oppidum Eden».

Средние века

В начале 12-го века в Шотландии как таковых городов еще не существовало. После того, как в 1124 году на престол взошел Дэвид I, он инициировал основание так называемых «royal burgh», что в переводе дословно означает «королевский город с самоуправлением» (что, безусловно, подразумевало и ряд особых привилегий). Одним из таких «royal burgh» и стал около 1130 года Эдинбург.

Несмотря на постоянные претензии со стороны Англии и, как следствие, затяжные войны за независимость Шотландии, город постепенно рос и развивался. После того как Шотландия лишилась своего основного торгового порта Бервика, большая часть прибыльного экспортного потока была перенаправлена через Эдинбург и его порт Лит. К середине 15-го века за городом прочно закрепился статус «столицы». В этот же период начинается строительство защитных крепостных стен, четко определивших границы города, которые сегодня соответствует району «Старый город». Поскольку огражденная территория была относительно небольшой, для Старого города характерны очень узкие улочки и многоэтажные здания. В 1544 году в результате нападения англичан город претерпел серьезные разрушения, но довольно быстро восстановился.

В 16-м веке Эдинбург стал эпицентром Шотландской реформации, а уже в 17-м веке – центром Ковенантского движения (к этому времени Шотландия уже состояла в так называемом «Союзе корон» с Англией, хотя все еще имела свой парламент, располагавшийся в Эдинбурге). К первой половине 18-го века Эдинбург известен как крупный банковский центр, а также один из самых густонаселенных городов Европы с ужасающей антисанитарией, чему в немалой степени способствовал чрезмерный рост населения в условия ограниченного пространства (крепостные стены 15-го века по прежнему строго оберегают границы города).

Новое время

Во второй половине 18-го века начинается масштабное строительство «Нового города» и Эдинбург существенно расширяет свои границы. Вскоре город становится центром Шотландского просвещения одним из ярчайшим представителем, которого был всемирно известный экономист и философ Адам Смит. 19-й же век стал для Эдинбурга «веком индустриализации», хотя ее темпы были значительно ниже чем в Глазго. В результате Глазго стал крупнейшим городом Шотландии и ее промышленным и торговым центром. Эдинбург же остался административным и культурным центром

Сегодня Эдинбург – популярный туристический центр, привлекающий миллионы туристов со всех уголков мира. Город славится огромным количеством исторических и архитектурных памятников, обилием занимательных музеев и множеством культурных событий. Знаменитый же Эдинбургский фестиваль является крупнейшим в мире среди подобных ежегодных мероприятий.

Карбин представляет собой мелкокристаллический порошок чёрного цвета (плотность 1,9÷2 г/см³), обладает полупроводниковыми свойствами. Получен в искусственных условиях из длинных цепочек атомов углерода , уложенных параллельно друг другу. Карбин - линейный полимер углерода. В молекуле карбина атомы углерода соединены в цепочки либо поочерёдно тройными и одинарными связями (полииновое строение), либо постоянно двойными связями (поликумуленовое строение). Это вещество впервые получено советскими химиками Ю.П.Кудрявцевым, А.М.Сладковым,В.И.Касаточкиным и В. В. Коршаком в начале 60-х гг в Академии наук СССР (ИНЭОС) . Карбин обладает полупроводниковыми свойствами, причём под воздействием света его проводимость сильно увеличивается. На этом свойстве основано первое практическое применение - в фотоэлементах .

Предыстория открытия

Вопрос о возможности существования форм углерода с sp-гибридизацией атомов неоднократно рассматривался теоретически. Ещё в 1885 году немецкий химик Адольф Байер пытался синтезировать цепочечный углерод из производных ацетилена ступенчатым методом. Однако попытка Байера получить полиин (соединение, содержащие в молекуле не менее трёх изолированных или сопряженных связей С≡С) оказалась неудачной, он получил углеводород , состоящий из четырёх молекул ацетилена, соединенных в цепочку, и оказавшийся чрезвычайно неустойчивым. Неустойчивость низших полиинов послужила Байеру основанием для создания теории напряжения, в которой он постулировал невозможность получения цепочечного углерода. Авторитет ученого охладил интерес исследователей к синтезу полиинов, и работы в этом направлении надолго прекратились.

Одномерная (линейная) форма углерода долгое время оставалась недостающим звеном в аллотропии углерода. Важным стимулом для возобновления работ в этой области явилось открытие в 1930-е годы представителей полиацетиленового ряда в природе. В некоторых растениях и низших грибах были обнаружены соединения полиинового ряда, содержащие до пяти сопряженных ацетиленовых группировок. Одними из первых, кто решился бросить вызов авторитету предшественников, стали химики лаборатории высокомолекулярных соединений ИНЭОС Алексей Михайлович Сладков, Юрий Павлович Кудрявцев . Проведённая ими работа привела к открытию новой линейной аллотропной формы углерода.

В 1959–1960 годах в лаборатории высокомолекулярных соединений ИНЭОС, возглавляемой академиком Коршаком, проводились систематические исследования реакции окислительного сочетания диацетиленовых соединений. Было установлено, что в присутствии солей двухвалентной меди эта реакция может быть проведена с любыми диацетиленовыми соединениями с образованием полимеров , элементарное звено которых сохраняет углеродный скелет исходного диацетилена. При этом сначала образуются полимерные полиацетилениды Cu(I). Этот вариант реакции окислительного сочетания был назван окислительной дегидрополиконденсацией. Ученые предположили, что в качестве мономера для такой поликонденсации можно взять и ацетилен. Действительно, при пропускании ацетилена в водно-аммиачный раствор соли Cu(II) быстро выпадал черный осадок. Именно этот путь привёл А.М.Сладкова, Ю.П.Кудрявцева, В.В.Коршака, и В.И.Касаточкина к открытию линейной формы углерода, которую назвали «карбин ».

По словам первооткрывателей карбина, самым сложным для них было определить, какими же связями соединены в цепочку углеродные атомы. Это могли быть чередующиеся одинарные и тройные связи (–С≡С–С≡С–), только двойные связи (=С=С=С=С=), или и те, и другие одновременно. Лишь через несколько лет удалось доказать, что в полученном карбине двойных связей нет. Подтверждением полиинового строения цепочек послужило образование щавелевой кислоты при озонировании карбина.

Однако теория допускала существование и углеродного линейного полимера только с двойными связями, который и был получен в 1968 году В.П.Непочатых: встречный синтез (восстановлением полимерного гликоля) привёл к образованию линейного полимера углерода с кумуленовыми связями, который назвали поликумуленом. Доказательством наличия двойных связей в полученном веществе стал тот факт, что при озонировании поликумулена получается только диоксид углерода .

Итак, были получены две формы линейного углерода: полииновая (–С≡С–) n , или α-карбин, и поликумуленовая (=С=С=) n , или β-карбин. Авторами открытия было проведено детальное исследование структуры карбина различными методами, изучены его термодинамические и электрофизические свойства.

Известно несколько сообщений о находках карбиносодержащих углеродных веществ, сделанных А.Г.Виттакером в цейлонском графите и графите различных штатов США , В.И.Касаточкиным в природном алмазе, Ф.Дж.Рейтингером в графите Шри-Ланки, Г.В.Вдовыкиным в метеорите .

Детальные способы получения, физические и химические свойства карбина и его применения описаны в ряде работ Ю.П.Кудрявцева, С.Е.Евсюкова, М.Б.Гусевой,В.П.Бабаева, Т.Г.Шумиловой .

Структура карбина

По мнению некоторых исследователей, однозначных и строгих доказательств индивидуальности карбина и его строения до сих пор не получено, другие же авторы, наоборот, считают, что такие доказательства имеются. Дискуссия по поводу существования карбина во многом обусловлена тем, что диагностика его имеет ряд технических сложностей, поскольку при использовании высокоэнергетических методов возможен переход карбина в другие формы углерода. К тому же представления о структуре карбина долгое время отличались несовершенством. Авторы открытия карбина предложили модель его кристаллической структуры в виде совокупности цепочек кумуленового или полиинового типа, упакованных в кристаллы за счет вандерваальсовых сил . Цепочки полагались прямолинейными, поскольку каждый атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации.

Действительно, к настоящему времени установлено, что структуру карбина образуют атомы углерода, собранные в цепочки двойными связями (β-карбин) или чередующимися одинарными и тройными связями (α-карбин). Полимерные цепочки имеют химически активные концы (т. е. несут локализованный отрицательный заряд) и изгибы с цепочечными вакансиями, в местах которых цепочки соединяются между собой за счет перекрывания π-орбиталей атомов углерода. Важное значение для образования сшивок имеет присутствие таких примесей металлов, как железо , калий . Убедительное свидетельство наличия зигзагов в линейной углеродной цепочке было получено в теоретической работе Коршака: результаты его расчета хорошо согласуются с ИК-спектром карбина.

На основании результатов дальнейших исследований структуры кристаллического карбина была предложена модель его элементарной ячейки. Согласно этой модели элементарная ячейка карбина составлена параллельными цепочками углерода, имеющими зигзаги, благодаря которым ячейка оказывается двуслойной. Толщину одного слоя составляет цепочка из шести атомов углерода. В нижнем слое цепочки плотно упакованы и расположены в центре и по углам гексагона , тогда как в верхнем слое центральная цепочка отсутствует, а в образовавшейся вакансии могут располагаться атомы примеси. Возможно, что они являются Примечания


Ширина запрещенной зоны α-карбина меняется в зависимости от величины механического напряжения.

Группа ученых из Университета Райса (Хьюстон, США) опубликовала результаты работы, посвященной изучению свойств карбина , представляющего собой цепочки из атомов углерода. Связи между её звеньями могут быть либо двойными, либо чередующимися (тройными и одинарными). Карбин представляет особый интерес для химиков и нанотехнологов, поскольку он наиболее прочный и жесткий из всех известных материалов.

Шестой элемент таблицы Менделеева, углерод, подарил миру множество необычных материалов. Помимо известных со школьной скамьи форм углерода — графита и алмаза, ученые добавили в эту коллекцию фуллерены, углеродные нанотрубки и множество экзотических модификаций, «сложенных» из листов графена.

Теоретически существование цепочечной формы углерода было предсказано еще в конце 19 века. Астрономы обнаружили признаки присутствия карбина в межзвездной пыли и веществе метеоритов. Карбин может образовываться естественным путем и при ударном сжатии графита. В лабораторных условиях достаточно длинные углеродные цепочки (до 44 атомов) удалось синтезировать лишь пару лет назад. Ученые также смогли получить и стабилизировать карбин при комнатной температуре.

Вокруг карбина было воздвигнуто множество предположений. Например, считалось, что при взаимодействии двух нитей карбина пройдет взрывная реакция их слияния. Ученые единогласно утверждали, что карбин — очень прочный и жесткий, но насколько? Экспериментальной проверкой теорий и численным измерением характеристик карбина исследователи занялись только сейчас.

Карбин действительно оказался «самым-самым». Его удельная жесткость (около 109 Н·м/кг) вдвое превосходит удельную жесткость графена (0,45·109 Н·м/кг), а удельная прочность (6,0·107 — 7,5·107 Н∙м/кг) также оставляет позади все известные материалы, включая графен (4,7·107 — 5,5 ·107 Н∙м/кг), углеродные нанотрубки (4,3·107 — 5,0·107 Н∙м/кг) и алмаз (2,5·107 — 6,5·107 Н∙м/кг). Для того чтобы разорвать цепочку карбина, надо приложить усилие порядка 10 нН.

Гибкость карбина (обычно находящуюся где-то между значениями этого показателя для большинства полимеров и цепочки ДНК) можно «отключать», присоединив к концу цепочки определенную химическую группу. В этом случае цепочка карбина превращается из «нитки» в «иголку».

Что же касается стабильности карбина, исследователи согласились, что «взрыв» при контакте двух углеродных цепочек действительно возможен, но для этого необходимо преодолеть некий активационный энергетический барьер. Благодаря этому барьеру цепочки карбина длиной около 14 нм могут оставаться стабильными при комнатной температуре примерно в течение суток.

Относительно новая форма углерода, называемая карбин, может стать тем материалом, который в недалеком будущем отнимет у графена и углеродных нанотрубок пальму первенства самых прочных в мире материалов. Помимо прочности, превосходящей прочность графена и нанотрубок почти в два раза, карбин обладает еще целым рядом экзотических и интересных свойств, которые открывают широкие перспективы использования этого материала в наноэлектронике, в спинтронике, в технологиях хранения водорода и электрической энергии с небывалой до этого плотностью хранения.

Карбин, известный еще как аллотропная форма углерода, представляет собой цепь атомов углерода, соединенных последовательными двойными связями или чередованием тройной и одиночной связи. До последнего времени о карбине было известно, кроме факта его существования, весьма немногое. Астрономы обнаружили карбин в материале некоторых метеоритов, астероидов и в облаках межзвездной пыли. А в лабораториях удалось синтезировать цепочки карбина, длиной максимум 44 атома.

Естественно, что при таком положении дел науке известно очень мало о самом карбине и о его свойствах. Но и того, что известно, достаточно для того, чтобы вызвать у ученых повышенный интерес к этому материалу. Мингджи Луи (Mingjie Liu), вместе с коллегами из университета Райс, пытаясь заполнить пробелы знаний о карбине, прибегли к помощи математических методов, основанных на достаточно известных людям свойствах атомов углерода. Первым делом ученые рассчитали, что прочность карбина составляет 6.0-7.5?10^7 Н?м/кг, что почти в два раза превосходит прочность графена (4.7-5.5 ?10^7 Н?м/кг). Помимо этого ученые выяснили, что молекулы карбина практически не растягиваются, оставаясь, при этом, удивительно гибкими, и имеют весьма высокую химическую устойчивость.

Изгиб цепочки карбина приводит к возникновению дополнительного напряжения между атомами углерода, что смещает электрическую запрещенную зону этого материала, придавая ему ярко выраженные полупроводниковые свойства. Такая особенность может использоваться в различных микроэлектромеханических системах в качестве своеобразного датчика и регулятора положения. Добавляя молекулы различных веществ, к примеру, метилена (CH2), к концам молекулы карбина, можно вызвать искусственное искривление молекулы и даже сформировать ее в виде спирали, подобной спирали молекулы ДНК. Помимо этого, "украшение" концов молекулы карбина молекулами различных соединений и веществ позволяет придать материалу другие дополнительные свойства, порой весьма экзотические. К примеру, добавление атомов кальция превращает цепочку атомов углерода в материал, интенсивно связывающий водород, который можно использовать для изготовления устройств хранения этого экологически чистого топлива будущего.

Также важно отметить, что подобно графену, карбин имеет толщину всего в один атом. Это означает, что в расчете на единицу массы материала он обладает поистине огромной площадью поверхности. Естественно, что такое свойство карбина делает его крайне привлекательным для устройств хранения электрической энергии, для аккумуляторных батарей и суперконденсаторов, в которых главную роль играет эффективная площадь поверхности электродов.

К сожалению, крайне ограниченные возможности синтеза карбина, несмотря на широкий круг его интересных свойств, ограничивают интерес к этому материалу со стороны исследовательских организаций. Но некоторые организации все же уже ведут поиски способов получения карбина в больших количествах. И когда такие способы будут найдены, этот материал может стать объектом еще более масштабных исследований, нежели графен и углеродные нанотрубки.