Химики впервые синтезировали графин
Более десяти лет ученые безуспешно пытались синтезировать новую форму углерода под названием графин. Недавно эта попытка увенчалась успехом в Университете Колорадо в Боулдере (США). Научная статья вышла в Nature Synthesis, кратко об открытии пишет EurekAlert.
Графин представляет интерес из-за его сходства с графеном — углеродным материалом, который высоко ценится в промышленности. Исследования графена даже были отмечены Нобелевской премией по физике в 2010 году. Однако, несмотря на десятилетия работы и теоретическую базы, до сих пор было создано лишь несколько фрагментов графина. Недавнее достижение потенциально открывает совершенно новые возможности для электроники, оптики и полупроводниковых материалов.
«Научная общественность действительно взволнована тем, что эта давняя проблема решена и этот воображаемый материал наконец-то воплотился в реальность», — сказал Имин Ху, ведущий автор статьи.
Ученые давно интересовались созданием новых вариантов углеродных материалов из-за их промышленной эффективности и универсальности. Существуют различные способы построения таких веществ, в зависимости от того, как атомы углерода связываются между собой и с другими элементами. Наиболее известными аллотропами (вариантами) углерода являются графит, используемый в карандашах и батарейках, и алмазы.
Графин должен обладать уникальной электропроводимостью, механическими и оптическими свойствами. По этим показателям он даже может обогнать своего выдающегося брата графена. Использование графина даст супербыстрые смартфоны и компьютеры. Это поможет не только улучшить интернет в персональных устройствах, но и откроет возможности для новых научных открытий, связанных, например, с обработкой данных и искусственным интеллектом. Кроме того, новый материал поможет создать уникальные по производительности батарейки, а отсюда уже прямой путь, например, к иным возможностям электромобилей.
Руководитель исследования профессор Вэй Чжан изучает обратимую химию, то есть химию, которая позволяет атомным связям самокорректироваться, создавая новые упорядоченные структуры (решетки). Например, синтетические ДНК-подобные полимеры.
«Мы использовали новый инструмент для решения старой проблемы», — прокомментировал Ху, аспирант в группе Чжана.
Для открытия ученые использовали органическую реакцию, вызывающую перераспределение и преобразование химических связей в алкинах (тип углеводорода), а также термодинамику и возможность контролировать изменения в химических структурах.
«Есть довольно большая разница между графеном и графином. Это может быть чудо-материал следующего поколения», — сказал Чжан.
Исследования свойств и возможностей нового материала продолжаются. Ученые также работают над удешевлением технологии.
«Мы исследуем этот новый материал в нескольких измерениях: как экспериментально, так и теоретически, от атомного уровня до реальных устройств», — сказал Чжан.
Материалы будущего, которые мы заслужили
Физики научились получать экологически чистую энергию из графена
