Шар из углерода C60 в графен: будет ли следующая молекула углеродной звезды?

Единая (чистая) масса химического элемента существует в различных формах молекул и кристаллов, называемых аллотропом этого элемента. Открытие аллотропного «шарика углерода» элементарного C C60 привело к тому, что трое ученых разделили Нобелевскую премию по химии 1996 года, только 16 лет спустя отделение другого аллотропного «графена» C разделили Нобелевскую премию по физике 2010 года двумя учеными. В 1991 году C60 был выбран американской наукой звездой года, и графен определенно стал новой звездой!

Не могу не спросить: сколько аллотропов у элемента C? Появятся ли в будущем новые C-звездные игроки?

Если классифицировать в соответствии с фазой элементарного вещества, аллотроп C можно грубо обсудить как кристаллические, аморфные и газообразные молекулы Cn (n = 1, 2, 3 ...). Однако нас интересуют состав и структура хорошо известных изомеров, которые тесно связаны с нашей жизнью и могут иметь кристаллическую природу, таких как алмаз, графит, сферический углерод и углеродные соединения с цепочкой. . Среди них мы знаем самые ранние семейства алмазов и графитов, а графен, отделенный от графита, является последним.

Кристаллы алмаза в основном имеют кубическую симметрию кристалла. Кроме того, в природе существуют гексагональные изомеры, а структура соответствует кубическому и гексагональному сульфиду цинка. Оба атома C связаны типом sp3-орбитального тетраэдра. Хотя это не метод плотной упаковки атомов углерода, алмаз - самое твердое вещество в природе. Люди установили его твердость по Мору равной 10, что имеет важное значение для человека и жизни. Интересно, что расстояние CC в алмазе составляет 1,54 ангстрем, но это не самая короткая длина связи CC!

Кристаллы графита можно охарактеризовать как трехмерную структуру, в которой графен сложен. Графен представляет собой мономолекулярную планарную макромолекулу, в которой атомы C разделены на sp2-орбитальные треугольники, а слои наслоены в кристаллы графита с помощью ван-дер-ваальсовых связей, сил межмолекулярного слабого взаимодействия. Из-за различного цикла укладки графит имеет два основных изомера, а именно ABABAB. . . Гексагональный сложенный альфа-тип и прессованный ABCABC. . . Трехсторонняя пакетная структура β-типа. Конечно, в природе существует масса более сложных способов накопления.

В отличие от двух вышеупомянутых, атом C сферического углерода распределен на изогнутой поверхности двумерного пространства, а режим соединения представляет собой тип треугольного конуса смешанной орбиты sp2 - sp3, который обеспечивает гармоничное сосуществование шестичленное С-кольцо и пятичленное С-кольцо. , таким образом, появляется обычный "футбол" и так далее. Шаровой углерод - это большое семейство, включающее сферы и эллипсоиды. Если рассматривать углеродные нанотрубки как вытянутый трубчатый углерод, трудно ответить на вопрос, сколько атомов углерода является однородным, не говоря уже об углероде. Постоянно меняющиеся органические соединения, образованные элементами.

Независимо от углерода шара или графена, эти звездные молекулы являются шедеврами существующей естественной матери. Было обнаружено, что они повышают научное познание людей, а их особые свойства побуждают ученых продолжать исследования, даже изучать материалы с особыми свойствами, не встречающимися в природе. «Crystal Engineering» означает, что мы бросаем вызов природе, а не только ее дарам. Сверхпроводящие, сверхпрочные, сверхтвердые, сверхлегкие и сверхплотные материалы с высокой энергией и т. Д., У нас слишком много проблем и возможностей для инноваций!

Вопрос: нельзя ли синтезировать вещество тверже алмаза? Люди этого давно ждут! Из углеводородов известно, что длина одинарной связи CC может составлять всего 1,44 Ангстрем, что составляет всего 0,14 Ангстрем для атома С алмаза. Теоретические расчеты показали, что некоторые супертетраэдрические алканы могут приближаться к этому ультракороткому расстоянию, если они связаны одинарной связью CC. Потом кто-то был там, чтобы «поиграть в игру», и было действительно невозможно получить углеродный аллотрансплантат, чтобы стать новой звездой.

Вы не думаете, что это фантастика, или вы будете смотреть на это с оптимизмом? Не уверен, что вы будете счастливы участвовать в нем!

Страница содержит содержимое машинного перевода.