Вспомнив о необычной форме углерода, известной как карбин, исследователи из Университета Райса (США) во главе с Минцзе Лю (Mingjie Liu) попробовали просчитать её свойства.

Карбин с давних пор считается яблоком раздора среди химиков. Впервые полученный в СССР в 1960-х (в растворе), он долгие годы отрицался множеством западных химиков. Когда же пару лет назад все споры наконец-то прекратились и стало ясно, что цепочки атомов углерода до 44 атомов в длину мы всё-таки научились получать, дискуссия из теоретической плоскости перешла в практическую. По расчётам ряда химиков, карбин, в котором атомы соединяются либо тройной, либо одиночной связью (или даже последовательной двойной связью), должен быть крайне нестабилен: две молекулярные цепочки карбина при контакте, утверждали учёные, должны взрываться.

А вот нанотехнологам, напротив, очень хотелось изучить материал на практике. Ибо расчёты показали, что такие двойные молекулярные цепочки должны быть очень прочными.

Группа г-на Лю проделала сложные вычисления на основе базисных свойств химических связей в молекулярной цепочке карбина. Получилось, что пресловутые нанотрубки и графен уступают карбину, и серьёзно: последний должен иметь жёсткость в 10•109 Н•м/кг, а графен и нанотрубки могут похвастаться лишь 4,5•108 Н•м/кг. Иными словами, это чуть ли не самый жёсткий изо всех известных материалов. Его модуль упругости, предположительно, равен 32,7 ТПа.

Прочность карбина тоже впечатлила: на разрыв одной молекулярной цепочки из него требуется 10 нН! Таким образом, удельная прочность материала равна 6,0–7,7•107 Н•м/кг, в то время как у графена она составляет 4,7–5,5•107, а у углеродных нанотрубок — 4,3–5,0•107. Да даже у алмаза показатель не превышает 2,5–6,5•107 Н•м/кг.

Другой интересной особенностью карбина является его высокая гибкость, помещающая материал между типичным полимером и двухцепочечной молекулой ДНК.

Через карбин может течь ток, причём проводимость этого вещества напрямую зависит от уровня освещённости. Но самой интригующей оказалась ситуация со взрывоопасностью и стабильностью вещества, сообщает Compulenta.ru в информации, подготовленной по материалам Technology Review. Согласно расчётам, две цепочки действительно могут вступить в бурно протекающую реакцию, но активационный барьер при этом очень велик. «Барьер заставляет предположить, что в конденсированной фазе при комнатной температуре карбин может существовать на протяжении нескольких дней», — подчёркивается в рассматриваемой работе. Так что расчёты вполне можно проверить на практике, синтезировав карбин без особой опасности взрыва.