carbyne (καρβύνιο): το ανθεκτικότερο υλικό στο κόσμο (του εργαστηρίου) !

Οι διαφορετικές αλλομορφές του άνθρακα  περιλαμβάνουν  το σκληρότερο υλικό που υπάρχει στη φύση, το διαμάντι, αλλά επίσης και ένα από τα πιο μαλακά υλικά που υπάρχουν στη φύση, το γραφίτη.

Τα διαμάντια που κρυσταλλώνονται στο κυβικο σύστημα (βλ. παρακάτω σχήμα),  αντίθετα από το δημοφιλές μότο «τα διαμάντια είναι για πάντα» (diamonds are forever), στην πραγματικότητα είναι θερμοδυναμικά ασταθή στις κανονικές συνθήκες και γι' αυτό (σταδιακά) μετατρέπονται σε γραφίτη, δηλ. άμορφο άνθρακα οπου τα άτομα άνθρακα έχουν μια διευθέτηση σε μια μη κρυσταλλική, ακανόνιστη, υαλώδη κατάσταση. Ωστόσο, εξαιτίας του υψηλού ενεργειακού εμποδίου ενεργοποίησης της διεργασίας, η μετατροπή του διαμαντιού σε γραφίτη είναι τόσο εξαιρετικά αργή, σε θερμοκρασία δωματίου, ώστε περνά απαρατήρητη.

Το νέο θεωρητικό εύρημα του Rice University αφορά μια μονοδιάστατη διάταξη ατόμων άνθρακα που ονομάστηκε “carbyne” ή “γραμμικός ακετυλενικός άνθρακας” (αυθαίρετη μετάφραση: ανθρακύνιο ή καρβύνιο) και σύμφωνα με τους ερευνητές είναι δύο φορές ισχυρότερο από τους νανοσωλήνες άνθρακα, δύο φορές ανθεκτικότερο σε εφελκυσμό από το γραφένιο και τρεις φορές σκληρότερο από το διαμάντι!

Αυτό το μονοδιάστατο υλικό είναι ουσιαστικά μια αλυσίδα από άτομα άνθρακα που συνδέονται μεταξύ τους εναλλάξ με απλούς και τριπλούς ατομικούς δεσμούς, ενώ οι ιδιότητες του μετρήθηκαν με τη βοήθεια προσομοίωσης σε υπολογιστή, όπου οι διάφορες παράμετροι ρυθμίστηκαν από προηγούμενες γνώσεις για τις ιδιότητες άλλων αλλότροπων (όπως γραφένιο, γραφίτη, νανοσωλήνες άνθρακα, buckyballs κλπ.).

Σιγουρα θα το ξανακούσουμε!