迄今最長碳鏈或能造出最硬物質“碳炔”
- 發佈時間：2016-04-16 01:30:33 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京4月15日電 （記者劉霞）奧地利科學家在最新一期《自然·材料學》雜誌上撰文指出，他們在實驗室大量合成出有史以來最長的穩定線性碳鏈，其由6000多個碳原子組成，或有助最終批量製造出目前已知的最硬的物質——碳炔。
1885年，德國有機化學家阿道夫·馮-貝耶爾首次提出碳炔的概念，他將其描述為一種無限長的碳碳單鍵和三鍵交替而成的碳鏈。但他也警告稱，由於其極不穩定，因此很難製造出來。
此前，美國科學家經過理論計算指出，碳炔這種碳原子一維線性帶狀物的強度應該比任何已知的材料更硬更堅固，擁有巨大的抗張強度和硬度，硬度是鑽石的40倍、石墨烯的兩倍，因此，可用於製備超堅固的設備。另外，它還擁有僅被拉伸3%就能從導體轉變成絕緣體的獨特屬性，因而備受電子設備領域青睞。
儘管科學家們可採用某些方法讓碳鏈保持穩定，但此前只能製造出最多擁有100個碳原子的不穩定碳鏈。而現在，維也納大學的托馬斯·皮赫萊爾團隊通過新方法大批量製造出穩定的碳長鏈，有些長鏈擁有6000多個碳原子，被認為是有史以來最接近碳炔的“産品”。
在最新研究中，科學家們將兩層石墨烯卷成團，製造出了一個雙壁的碳奈米管，並在石墨烯薄片的縫隙內合成出這種碳長鏈，縫隙能保護這種材料並讓其保持穩定。該研究第一作者石磊（音譯）表示：“最新研究朝我們最終真正認識碳炔邁出了關鍵一步。”
儘管這次製造出的碳炔長鏈比以前長，但肉眼仍然看不見，研究人員通過透射電子顯微鏡、X射線衍射儀、近場共振拉曼光譜法證實了這一碳鏈的存在。結果表明，這種碳鏈在實驗環境下非常穩定，其電學性能取決於碳鏈的長度。而且，由於碳炔的力學和電學屬性與眾不同，未來或有助科學家們製備出新型奈米電子和光機設備。
科學家們表示，新發現是碳炔批量生産的關鍵步驟，但在具體應用之前，還需更進一步的研究。
總編輯圈點
碳家族很有趣，龍生九子，各不相同。最堅硬的金剛石和最柔軟的石墨，是碳元素自然形式下的單質同素異形體；而人工碳化合物如尼龍、汽油、塑膠等在生活中更是舉目可見；備受寵愛的新材料石墨烯，因性能超群正在“長江後浪推前浪”；但相對於理論預測和計算模型證實為“世界上最硬”的碳炔及其應用可能性，它也只能算“老一輩”了。當然，只生成一定長度碳鏈距離製備碳炔還相去甚遠，但並不影響我們對未來最強硬材料的熱切期待。
