Il grafene è stato battuto dal Carbyne!

 

Fu nel 2010 che gli inventori del grafene vinsero il premio Nobel per la Fisica, la scelta del passato remoto non è casuale, perchè, seppur siano passati soltanto tre anni, in termini scientifici il grafene è già stato superato, almeno come materiale più duro al mondo, dal Carbyne, un nuovo materiale costituito anch’esso da atomi di carbonio, legati in un modo particolare.

Il Carbyne è un materiale costituito da una catena di atomi di carbonio congiunti alternativamente da legami tripli e singoli o da legami doppi consecutivi. Risulta essere più duro del diamate ed è un ottimo candidato a sostituire il grafene, che, seppur versatile, è risultato pericoloso per le membrane cellulari, riuscendo a perforarle facilmente.

La struttura molecolare del carbybe

La struttura molecolare del carbybe

A dirla tutta, la capacità di perforare le membrane cellulari potrebbe rivelarsi utile in campo biomedico, insomma è una medaglia a doppia faccia in cui stà l’utilità e la pericolosità del grafene, soltanto il tempo e molti studi ci forniranno una risposta precisa.

Tornando al carbyne, mentre il grafene è bidimensionale e i nanotubi al carbonio permettono strutture tridimensionali, questo è un materiale monodimensionale e può essere prodotto fin da ora in larga scala con processi industriali già noti.

La sua struttura geometrica ha mostrato proprietà fisiche interessanti, ad esempio, secondo i calcoli la sua resistenza alla trazione dovrebbe essere due volte superiore a quella del grafene, mentre la durezza dovrebbe essere tre volte superiore a quella del diamante.

Evoluzione degli orbitali molecolari a più alta probabilità di occupazione nel carbyne, con gruppo CH2 finale in torsione. In verde e rosso gli orbitali π di segno opposto

Evoluzione degli orbitali molecolari a più alta probabilità di occupazione nel carbyne, con gruppo CH2 finale in torsione. In verde e rosso gli orbitali π di segno opposto

A parte le sue proprietà puramente fisiche, ci sono alcuni aspetti del carbyne che lo rendono interessante per l’uso nell’elettronica: piegando la catena di atomi che ne compongono la molecola è possibile variare il gap della banda proibita, modificando il livello energetico in cui non è possibile che esistano stati di elettroni.

Il carbine ha anche la capacità di legarsi a molecole laterali, proprietà che lo rende anche un candidato per lo stoccaggio di energia, dunque utilizzabile per realizzare accumulatori e batterie.

Boris Yakobson, a capo del team di ricerca della Rice University, che ha scoperto il carbyne, lo ha definito con queste parole:

“Potete pensare al carbyne come ad un nastro sottile di grafene, ridotto ad un solo atomo di spessore, oppure ad come al più sottile dei nanotubi.”

Yakobson ritiene, in ultima analisi, che esso sia “il più elevato stato energetico stabile del carbonio.”



 

 

 

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