近日，據(jù)英國《每日郵報》報道，在問世50多年之后，終于有研究團(tuán)隊找到了批量生產(chǎn)碳炔（carbyne）的方法。碳炔相當(dāng)于碳的一維形式——由碳原子聚集在一起形成的鏈，被認(rèn)為是世界上最強(qiáng)韌的材料，強(qiáng)度超過鉆石40倍。

在托馬斯·皮希勒(Thomas Pichler)的領(lǐng)導(dǎo)下，來自維也納大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)出了一種新方法，能批量生產(chǎn)出由超過6400個碳原子組成的碳鏈。在此之前，一條碳鏈的長度記錄只有約100個碳原子。 

    在新的方法中，研究人員采用雙層壁碳納米管來生成穩(wěn)定的碳鏈，其長度也創(chuàng)下新的記錄。1885年，德國化學(xué)家阿道夫·馮·拜爾（Adolf von Baeyer）首次提出了碳炔的概念，他描述了線性炔碳——或者說無限長度的碳鏈——的存在，并將其稱為“carbyne”。不過，他同時指出該材料會非常難以獲得，因為它極其不穩(wěn)定。

    在托馬斯·皮希勒（Thomas Pichler）的領(lǐng)導(dǎo)下，來自維也納大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)出了一種新方法，能批量生產(chǎn)出由超過6400個碳原子組成的碳鏈。在此之前，一條碳鏈的長度記錄只有約100個碳原子。

    為了達(dá)到這一新的長度，研究者制造了雙層壁納米管，由兩層石墨烯環(huán)繞組成。這些納米管提供了穩(wěn)定的環(huán)境，使超長碳鏈得以生成，長度比此前碳鏈長50倍以上。論文第一作者石磊說：“密閉條件下超長線性碳鏈——比目前已知的最長碳鏈提高了兩個數(shù)量級——的直接實驗證據(jù)，是最終揭開真正一維的碳同素異形物奧秘的一大跨越。”

    碳炔比鉆石的強(qiáng)度高40倍，是石墨烯強(qiáng)度的兩倍，比其他所有碳材料都要強(qiáng)韌。研究者稱，這樣一種材料在未來超高強(qiáng)度設(shè)備的發(fā)展中將有很重要的用途。

    “這項工作還提供了一個很好的例子，為了揭開并控制低維度碳基材料的電學(xué)和機(jī)械特性，在實驗和理論之間可以進(jìn)行非常高效和成果豐富的合作，”研究者安杰爾·盧比奧（Angel Rubio）說，“該方法將合成出迄今為止最長的碳鏈，并對其進(jìn)行定性。對于涉及密閉幾何體內(nèi)的電子相關(guān)和量子力學(xué)相轉(zhuǎn)變等試驗性研究，這些發(fā)現(xiàn)提供了試驗的基礎(chǔ)。”

    為了證實碳鏈的存在，研究者采用了不同的光譜學(xué)和X射線散射技術(shù)。他們發(fā)現(xiàn)，碳鏈不僅在這些條件下可以穩(wěn)定存在，而且其電學(xué)特性取決于碳鏈的長度。“此外，碳炔的機(jī)械和電學(xué)特性是非常特別的，”盧比奧說，“意味著納米電子以及光機(jī)械設(shè)備設(shè)計時可以有大量的新的可能性。”

責(zé)任編輯：王元

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