コービン化学の構造。 カービンはグラフェンやカーボンナノチューブよりも強度に優れた新しい形態のカーボンです

プロパティ

カービンは微結晶性の黒色粉末 (密度 1.9÷2 g/cm3) であり、半導体特性を持っています。 人工的な条件下で、互いに平行に配置された炭素原子の長い鎖から得られます。 カービンは炭素の線状ポリマーです。 カルビン分子では、炭素原子が三重結合と単結合 (ポリイン構造) または二重結合 (ポリクムレン構造) によって交互に鎖状に接続されています。 この物質は、60年代初頭にソビエトの化学者V.V.コルシャク、A.M.カサチキン、およびユ・P・クドリャフツェフによって初めて入手されました。 ソ連科学アカデミー（INEOS）にて。 カービンは半導体の性質を持っており、光にさらされると導電率が大幅に増加します。 1 つ目はこのプロパティに基づいています 実用- 光電池内。

オープンの背景

原子の sp 混成を伴う炭素の形態が存在する可能性の問題は、理論的に繰り返し検討されてきました。 1885 年に遡ると、ドイツの化学者アドルフ バイエルは段階的方法を使用してアセチレン誘導体から鎖状炭素を合成しようとしました。 しかし、バイエル社の試みは、 ポリイン（分子内に少なくとも 3 つの孤立または共役 C≡C 結合を含む化合物）は成功しませんでしたが、4 つのアセチレン分子が鎖状につながった炭化水素を得ましたが、これは非常に不安定であることが判明しました。 低位ポリインの不安定性は、バイエルが応力理論を作成する基礎となり、その中で鎖状炭素を得るのは不可能であると仮定しました。 科学者の権威はポリインの合成に対する研究者の関心を冷やし、この方向の研究は長い間中止されました。

炭素の一次元（直線）形態 長い間炭素同素性のミッシングリンクは依然として残っていました。 この分野での研究再開の重要な刺激となったのは、1930 年代に自然界でポリアセチレン系の代表物質が発見されたことでした。 一部の植物および下等菌類では、最大 5 つの共役アセチレン基を含むポリイン化合物が発見されました。 前任者の権威に挑戦することを最初に決意した人の一人は、INEOS の高分子化合物研究室の責任者であるヴァシリー・ウラジミロヴィッチ・コルシャクとアレクセイ・ミハイロヴィチ・スラドコフでした。 彼らの研究は、炭素の新しい線状同素体形態の発見につながりました。

1959 年から 1960 年にかけて、ジアセチレン化合物の酸化カップリング反応の体系的な研究が、学者コルシャクが率いる INEOS の高分子化合物の研究室で実施されました。 二価の銅塩の存在下では、この反応を任意のジアセチレン化合物と行​​ってポリマーを形成することができ、その基本単位が元のジアセチレンの炭素骨格を保持していることが判明した。 この場合、ポリマー状の Cu(I) ポリアセチレニドが最初に形成されます。 酸化的カップリング反応のこの変形は、酸化的脱水素重縮合と呼ばれました。 科学者たちは、アセチレンがそのような重縮合のモノマーとして使用できることを示唆しています。 実際、アセチレンを銅(II)塩のアンモニア水溶液に入れると、すぐに黒色の沈殿物が形成されました。 この道が、A.M. スラドコフ、V.V. コルシャク、V.I. カサチキン、およびユ・P・クドリャフツェフを、スラドコフの提案により「 カービン».

カービンの発見者らによると、彼らにとって最も困難だったのは、炭素原子がどのような結合で鎖に接続されているかを特定することでした。 これらは、単結合と三重結合が交互に現れる (–С≡С–С≡С–)、二重結合のみ (=С=С=С=С=)、または両方が同時に存在する可能性があります。 わずか数年後、得られたカルビンに二重結合が存在しないことを証明することができました。 鎖のポリイン構造は、カルビンのオゾン化中のシュウ酸の形成によって確認されました。

しかし、この理論では、二重結合のみをもつ線状炭素ポリマーの存在が認められ、スラドコフの大学院生である V.P. ネポチャティクによって 1968 年に得られました。逆合成 (ポリマー グリコールの還元による) により、クムレン結合をもつ線状炭素ポリマーが形成されました。 、ポリクムレンと呼ばれていました。 得られた物質に二重結合が存在することの証拠は、ポリクムレンをオゾン化すると二酸化炭素のみが得られるという事実でした。

したがって、ポリイン (-C≡C-) n、または α-カルビン、およびポリクムレン (=C=C=) n、または β-カルビンの 2 つの形態の直鎖状炭素が得られました。 この発見の著者らは、さまざまな方法を使用してカルビンの構造の詳細な研究を実行し、その熱力学的および電気物理的特性を研究しました。

カービンの構造

一部の研究者によれば、カルビンの個性とその構造についての明確かつ厳密な証拠はまだ得られていないが、逆にそのような証拠が存在すると信じている著者もいる。 カービンの存在に関する議論の主な原因は、高エネルギー法を使用するとカービンが他の形態の炭素に変化する可能性があるため、その診断には多くの技術的困難があるという事実によるものです。 さらに、カービンの構造に関するアイデアは長い間不完全でした。 カルビンの発見の著者らは、ファンデルワールス力によって結晶中に詰め込まれたクムレンまたはポリインタイプの一連の鎖の形での結晶構造のモデルを提案しました。 各炭素原子は sp 混成状態にあるため、鎖は直鎖であると仮定されました。

実際、カルビンの構造は、二重結合 (β-カルビン) または単結合と三重結合 (α-カルビン) が交互に並んだ炭素原子が鎖状に集まって形成されることが現在確立されています。 ポリマー鎖には反応性末端があります（つまり、局在化された末端を持っています） マイナス電荷) 炭素原子の π 軌道の重なりにより鎖が互いに接続されている場所で、鎖の空孔を伴って曲がります。 重要架橋の形成には、鉄、カリウムなどの金属不純物が存在します。 直線状の炭素鎖にジグザグが存在するという説得力のある証拠は、コルシャクの理論的研究で得られました。彼の計算結果は、カルビンの IR スペクトルとよく一致しています。

結晶性カルビンの構造をさらに研究した結果に基づいて、その単位格子のモデルが提案されました。 このモデルによると、カービンの単位格子はジグザグに平行な炭素鎖で構成されており、そのためセルは 2 層になっていることがわかります。 1 つの層の厚さは 6 つの炭素原子の鎖です。 下層では鎖が密に詰め込まれており、六角形の中心と角に位置していますが、上層では中央鎖がなく、結果として生じた空孔に不純物原子が位置する可能性があります。 それらがカルビンの結晶化の触媒である可能性があります。 このモデルは、カービンの現象を明らかにする鍵を提供し、どのような構成で安定化できるかを説明します。 一般的な場合直鎖炭素鎖の不安定な集合体。

こちらも参照

リンク

• *V.I. サランチュク、V. V. オショフスキー、G. O. ウラソフ。 可燃性コパリンの化学と物理学。 - ドネツク: 類似のヴィダヴニチ ハウス、2003。-204 p。
• アレクセイ・スラドコフのカーボン - カービン銃の発見の歴史
• Sladkov A.M.、Kudryavtsev Yu. P. ダイヤモンド、グラファイト、カービン - 炭素の同素体 // 自然。 1969.No.5、P.37-44。

ノート

ウィキメディア財団。 2010年。

同義語:

カービン

カービン社は、グラフェンを大量に生産できるようになれば、グラフェンから最も耐久性のある素材の称号を剥奪することになるだろう。 これは、今週発表された理論物理学者のボリス・ヤコブソンと彼の同僚による論文で述べられています。

少し前まで、グラフェンが最も耐久性のある素材として話題になりました。 ノーベル賞は2010年にグラフェンの実験に対して授与された。 しかし科学者たちは、カービンとして知られる新しい最強の物質を合成した可能性がある。

カービンの特性は夏に知られるようになりました。 この物質は、直列の二重結合、または交互の三重結合と単結合によって接続された炭素原子の鎖です。 これは、ある意味、二次元のグラフェンや三次元の中空カーボン ナノチューブとは対照的に、カービンを一次元の材料にします。

で 新しい記事十分な量が生産されれば、カービンの多くのユニークな特性を利用することが可能になると言われています。 特に、計算によると、新しい材料の引張強度はグラフェンの引張強度の 2 倍に達する可能性があります。 さらに、グラフェンの 2 倍、ダイヤモンドの 3 倍の硬度があります。 さらに、カービンは顕著な半導体特性を持っており、エネルギー貯蔵デバイスの材料として機能する可能性があります。

しかし、Carbin が CARBON BY ALEXEY SLADKOV とも呼ばれていることを覚えている人はほとんどいません。

1960 年に、カービンはソ連の化学者 A.M. によって合成されました。 スラドコフ 1922 ～ 1982 年、モスクワの有機元素化合物研究所の壁内にあり、彼によって命名された カービン。 彼はそれを知りませんでした。 ユニークな特性、この人工的に作られた物質は全世界の関心を集め、その実用化は さまざまな地域たとえば、医学やエレクトロニクス分野での人間の生活。 1968 年、アメリカの科学者 A. エル ゴレシと G. ドネーは、隕石クレーター (ドイツ、バイエルン州) からのサンプルを研究し、それらをさまざまな酸で処理して脱塩しました。 不溶性濃縮物中ではグラファイトであった。 科学者たちは、その中に銀白色の未知の物質である炭素が含まれていることを発見しました。 この物質の光学的特性は、天然ダイヤモンドやその人工的に得られた結晶変性物であるロンズデライトの特性とはまったく似ていませんでした。 発見された物質は炭素の新しい同素体（「ホワイトカーボン」）であることが判明し、X線回折による研究によって確認されました。 科学者たちは、この形態のウグレダは、高温高圧の影響下で落下した隕石の結果としてグラファイトから形成されたと結論付けています。

この物語で最も逆説的なのは、A.M.の研究室にあったカービン銃の存在です。 スラドコフは自然界で発見されるまで、見ることができ、触れることができ、実験も行われましたが、正式には認められませんでした。 より正確に言えば、彼らはその認識に慎重であり、それによって科学における保守的な表明がいかに強力であるか、認められた権威者の声明の誤謬を証明することがいかに難しいかを改めて確認した。 前任者の権威に挑戦することを最初に決意した人の一人は、才能のあるロシアの科学者アレクセイ・ミハイロヴィチ・スラドコフでした。 彼の研究室の従業員である I. ゴールディングと N. ヴァスネヴァによると、彼が有機元素化合物研究所で行った研究は、「驚くべき繊細さと設計の明快さ」、つまりアセチレンの酸化重縮合によって傑出したものとなりました。新しい炭素の線状同素体形態の発見。

1930年代に弾圧されたロシアの有名な化学者の息子で、モスクワ化学工科大学の教授だった。 DI. メンデレーエフ、最大の食品染料研究所（NIOPIK）の科学ディレクター、A.M. スラドコフは当時、評価を得ることができなかった。 彼はあらゆる方法で公務を避け、抑圧された父親のせいでCPSUの一員ではなかった。

ソ連閣僚理事会の発明発見委員会によるカルビンの製造方法に関する著者の証明書は、1971年12月7日にのみ1960年の優先権を有する発見として登録された。 それらの。 一連の実験が成功してから11年。 世界当局を否定する発見に対する不信感を打ち破るには11年を要した。 カルビンを受け取ったA.M.スラドコフは、炭素のカルビン形態の多様性、つまり存在についての考えに至りました。 大量塩基性カーボンポリマー。 科学者によるその後の研究により、この推測が確認されました。 多くの場合、 科学文献新しい結晶形の合成や炭素の同素体修飾を主張する出版物があります。

これを裏付けるものとして、たとえば 1985 年に、フラーレンと呼ばれる球状炭素分子の大きなファミリーが発見されました。 この発見は、炭素とその同素体の分野における世界中の研究に新たな刺激を与えました。 次の発見の著者であるアメリカの科学者のグループは、 ノーベル賞。 これらすべては、これらの新しい形態の炭素分子の発見者であるロシアの科学者が、その権利を主張し、さらにはその代償として受け取る権利を持つ十分な理由があることを意味するのではないでしょうか？ 優れた発見カルビナ ノーベル賞!?

の上 この瞬間カルビンの入手は依然として極めて困難な作業であるため、科学者たちはまだ実際の物質を使った実験を行っておらず、スーパーコンピューター上の量子力学的モデリングに頼っている。 「これまでの作品では...その個々の特徴の一部に注目が集まっていましたが、私たちはそれをあらゆる側面から一度に特徴づけること、つまり完全な作品を作成することを目指しました。 メカニカルモデル材料です」とアルチュホフは言う。

このようなモデリングの結果は、カービンが独特の高い剛性を持っていることを示しました - 質量 1 キログラムあたりの比強度は 1 メートルあたり 100 万キロニュートンです。 これはナノチューブとグラフェン（45万キロニュートン）の2倍、ダイヤモンド（35万キロニュートン）のほぼ3倍の強度です。 「我々は他にもいくつかの興味深い現象を発見した。例えば、カービンのねじり剛性は、末端に特定の官能基を結合させることによって「オン」にできるというものだ」と当局の対話者は述べた。

さらに、ジェイコブソンと彼の同僚は、カービン糸が伸ばされると、その電気特性が根本的に変化することを証明することができました。つまり、キュムレン（導体）の形状からポリイン（誘電体）の形状に「変化」します。つまり、カービン糸を伸ばすことによって、導電性をオフにしたりオンにしたりすることができます。

宇宙エレベーターではなくエレクトロニクス

現在、カービンを製造する技術は非常に複雑です。 最長のカービン糸 (6 ナノメートル) は、2010 年にカナダの科学者によって入手されました。 したがって、アルチュホフ氏によれば、カルビンはさまざまな複雑なナノシステムの構成要素として使用できるという。 「これは、（長さに応じて）『ナノケーブル』または『ナノロッド』として機能するだけでなく、導電性または半導体の『ケーブル』としても機能する可能性があります」と科学者は言う。

カービンは、その独特の機械的強度にもかかわらず、たとえば「宇宙エレベーター」用の超強力な巨視的ケーブルの製造に使用される可能性は低いです。

「実際のところ、材料の強度は常に最も強いものによって決まるのではなく、逆にその中の最も弱い「つながり」によって決まります。 カーボンファイバーでは、これらはグラファイトシート間の接続であり、ナノチューブとの複合材料では、これらはナノチューブとマトリックス間の接触です。 そして、システム内の強化要素の特性をどれだけ改善しても、それらの結合が不十分であれば、その強度は一定のままです」とアルチュホフ氏は言います。

科学的発見炭素の性質の研究において。

科学的発見 「炭素の新しい結晶形、カービン。」

開始式:「ダイヤモンドやグラファイトとは異なり、炭素高分子の鎖（直線）構造を特徴とする炭素の新しい結晶形であるカルビンが存在するというこれまで知られていなかった現象が実験的に確立された。」
著者: V. I. カサチキン、A. M. スラドコフ、Yu. P. クドリャフツェフ、V. V. コルシャク。
優先番号と日付: 1960年11月4日第107号

発見の説明。
炭素はユニークな元素です。 無数の化合物を形成し、優れた燃料および原料として機能し、最大限の効果を得ることができます。 異なる素材およびそれらから作られた製品。 その構造上、水素だけで膨大な数の化合物を形成し、 合計あらゆる種類の 化学物質生物の細胞に含まれる炭素は200万を超えます。

特定の原子鎖構造を持つ炭素の挙動に関する手がかりをすぐに見つけることはできませんでした。 これには数十年にわたる科学研究が先行しました。 長い間、炭素の結晶形はダイヤモンドとグラファイトの 2 つだけが知られていました。 異なるプロパティ。 地球上で最も硬い物質として知られているダイヤモンドは、透明であり、 特徴的な性質電気絶縁体。 グラファイトは非常に柔らかく、不透明で、電流をよく伝導します。

化石燃料研究所の化学博士 V. I. カサチキン、有機元素化合物研究所の科学者、化学科学博士 A. M. スラドコフ、化学科学候補者 Yu. P. クドリャフツェフ、ソ連科学アカデミーの対応会員 V. V. コルシャク、カービンと呼ばれる炭素の新しい結晶形の存在の現象を発見しました。 アセチレンから得られました。 結晶性炭素の 3 番目の形態は、半導体特性と光導電性を備えています。

カービン銃も発見された 自然な形。 最近、隕石の落下によって形成されたリース・クレーター（バイエルン州）で、カルビンに近い構造を持つ結晶性炭素が発見された。 同じ炭素がソ連科学アカデミー地球化学研究所の科学者らによって新ウラエウス隕石から発見された。 これらの事実は、カルビンが非常に安定であり、特定の場所で生成されることを示しています。 自然条件。 これらの条件の研究は宇宙化学の発展に役立ちます。 ダイヤモンド、グラファイト、カービンという 3 つの結晶形態の構造と特性の明確な違いは、炭素原子のハイブリッド電子構造の 3 種類の可能性、つまり原子間結合の種類の違いに関連しています。

炭素の遷移形態の理論によれば、単一のポリマー構造内に異なる種類の原子が組み合わされると、この物質の多くの非晶質形態が生じます。 カーボンガラス – 典型的な例アモルファスカーボンは、ダイヤモンド、グラファイト、カービンという 3 種類の結合を持つ 3 種類のハイブリッド原子すべてを組み合わせたものです。 異なる比率のハイブリッド原子の組み合わせの数は非常に多くなります。 そのため、現在では多様な特性を持った新しい炭素材料が登場しています。 これらの材料の基礎はアモルファスカーボンです。

この素晴らしい素材への世界中の注目は年々高まっています。 大型専門 科学センター。 新しい炭素材料の探索は現在も続いています。 並外れた軽さと耐熱性、攻撃的な化学的環境に対する耐性、および磁化できないことを組み合わせた特性により、これらの物質は間違いなく近い将来、その地位を占めるようになるでしょう。 主導的な立場科学の進歩的な分野における他の構造材料の中でも特に。

カービン社は、グラフェンを大量に生産できるようになれば、グラフェンから最も耐久性のある素材の称号を剥奪することになるだろう。 これは、今週発表された理論物理学者のボリス・ヤコブソンと彼の同僚による論文で述べられています。

少し前まで、グラフェンが最も耐久性のある素材として話題になりました。 ノーベル賞は2010年にグラフェンの実験に対して授与された。 しかし科学者たちは、カービンとして知られる新しい最強の物質を合成した可能性がある。

カービンの特性は夏に知られるようになりました。 この物質は、直列の二重結合、または交互の三重結合と単結合によって接続された炭素原子の鎖です。 これは、ある意味、二次元のグラフェンや三次元の中空カーボン ナノチューブとは対照的に、カービンを一次元の材料にします。

新しい論文では、十分な量が生産されれば、カービンのユニークな特性のいくつかを利用することが可能になると述べています。 特に、計算によると、新しい材料の引張強度はグラフェンの引張強度の 2 倍に達する可能性があります。 さらに、グラフェンの 2 倍、ダイヤモンドの 3 倍の硬度があります。 さらに、カービンは顕著な半導体特性を持っており、エネルギー貯蔵デバイスの材料として機能する可能性があります。

しかし、カービンがアレクセイ・スラドコフのカーボンとも呼ばれることをすでに覚えている人はほとんどいません。

1960 年に、カービンはソ連の化学者 A.M. によって合成されました。 スラドコフ 1922 ～ 1982 年、モスクワの有機元素化合物研究所の壁内にあり、彼によって命名された カービン。 彼は、この人工的に作られた物質がユニークな特性を持ち、全世界の関心を集め、医療やエレクトロニクスなど人類の活動のさまざまな分野で実用化が始まったことを知りませんでした。 1968 年、アメリカの科学者 A. エル ゴレシと G. ドネーは、隕石クレーター (ドイツ、バイエルン州) からのサンプルを研究し、それらをさまざまな酸で処理して脱塩しました。 不溶性濃縮物中ではグラファイトであった。 科学者たちは、銀白色の未知の物質である炭素が含まれていることを発見しました。 この物質の光学的特性は、天然ダイヤモンドやその人工的に得られた結晶変性物であるロンズデライトの特性とはまったく似ていませんでした。 発見された物質は炭素の新しい同素体（「ホワイトカーボン」）であることが判明し、X線回折による研究によって確認されました。 科学者たちは、この形態のウグレダは、高温高圧の影響下で落下した隕石の結果としてグラファイトから形成されたと結論付けています。

この物語で最も逆説的なのは、A.M.の研究室にあったカービン銃の存在です。 スラドコフは自然界で発見されるまで、見ることができ、触れることができ、実験も行われましたが、正式には認められませんでした。 より正確に言えば、彼らはその認識に慎重であり、それによって科学における保守的な表明がいかに強力であるか、認められた権威者の声明の誤謬を証明することがいかに難しいかを改めて確認した。 前任者の権威に挑戦することを最初に決意した人の一人は、才能のあるロシアの科学者アレクセイ・ミハイロヴィチ・スラドコフでした。 彼の研究室の従業員である I. ゴールディングと N. ヴァスネヴァによると、彼が有機元素化合物研究所で行った研究は、「驚くべき繊細さと設計の明快さ」、つまりアセチレンの酸化重縮合によって傑出したものとなりました。炭素の新しい線形同素体形態の発見。

1930年代に弾圧されたロシアの有名な化学者の息子で、モスクワ化学工科大学の教授だった。 DI. メンデレーエフ、最大の食品染料研究所（NIOPIK）の科学ディレクター、A.M. スラドコフは当時、評価を得ることができなかった。 彼はあらゆる方法で公務を避け、抑圧された父親のせいでCPSUの一員ではなかった。

ソ連閣僚理事会の発明発見委員会によるカルビンの製造方法に関する著者の証明書は、1971年12月7日にのみ1960年の優先権を有する発見として登録された。 それらの。 一連の実験が成功してから11年。 世界当局を否定する発見に対する不信感を打ち破るには11年を要した。 カルビンを入手したA.M. スラドコフは、炭素のカルビン形態の多様性、多数の塩基性炭素ポリマーの存在という考えに至りました。 科学者によるその後の研究により、この推測が確認されました。 科学文献には、炭素の新しい結晶形の合成や同素体修飾を主張する出版物がよくあります。

これを裏付けるものとして、たとえば 1985 年に、フラーレンと呼ばれる球状炭素分子の大きなファミリーが発見されました。 この発見は、炭素とその同素体の分野における世界中の研究に新たな刺激を与えました。 次の発見の著者であるアメリカの科学者グループは、1996 年にノーベル賞を受賞しました。 これはすべて、これらの新しい形態の炭素分子の発見者であるロシアの科学者が、CARBINE の優れた発見に対してノーベル賞を受賞すると主張する十分な理由があることを意味するのではないでしょうか?

現時点では、カルビンの入手は依然として極めて困難な課題であるため、科学者たちはまだ実際の物質を使った実験を行っておらず、スーパーコンピューター上の量子力学的モデリングに頼っている。 「これまでの作品では...注目はその個々の特性の一部に集中していましたが、私たちはそれを一度にあらゆる側面から特徴づけること、つまり材料の完全な機械モデルを作成することに着手しました」とアルチュホフ氏は言います。

このようなモデリングの結果は、カービンが独特の高い剛性を持っていることを示しました - 質量 1 キログラムあたりの比強度は 1 メートルあたり 100 万キロニュートンです。 これは、ナノチューブとグラフェン（0.45万キロニュートン）の2倍の強度であり、ダイヤモンド（0.35万キロニュートン）のほぼ3倍の強度です。 「私たちは他にもいくつかの興味深い現象を発見しました。例えば、カービンのねじれ剛性は、特定の官能基を端に付けることによって「オン」にできるというものです」と当局の対話者は述べた。

さらに、ジェイコブソンと彼の同僚は、カービン糸を伸ばすと、その電気特性が根本的に変化すること、つまりクムレン（導体）の形態からポリイン（誘電体）の形態に「変化」することを証明することができました。つまり、カービン糸を伸ばすことによって、導電性をオフにしたりオンにしたりすることができます。

宇宙エレベーターではなくエレクトロニクス

現在、カービンを製造する技術は非常に複雑です。 最長のカービン糸 - 6 ナノメートル - は、2010 年にカナダの科学者によって入手されました。 したがって、アルチュホフ氏によれば、カルビンはさまざまな複雑なナノシステムの構成要素として使用できるという。 「これは、（長さに応じて）『ナノケーブル』または『ナノロッド』として機能するだけでなく、導電性または半導体の『ケーブル』としても機能する可能性があります」と科学者は言う。

カービンは、その独特の機械的強度にもかかわらず、たとえば「宇宙エレベーター」用の超強力な巨視的ケーブルの製造に使用される可能性は低いです。

「実際のところ、材料の強度は常に最も強いものによって決まるのではなく、逆にその中の最も弱い「つながり」によって決まります。 カーボンファイバーでは、これらはグラファイトシート間の接続であり、ナノチューブとの複合材料では、これらはナノチューブとマトリックス間の接触です。 そして、システム内の強化要素の特性をどれだけ改善しても、それらの結合が不十分であれば、その強度は一定のままです」とアルチュホフ氏は言います。

しかし、カルビンはエレクトロニクス分野で役立つ可能性があります。張力に応じて、その導電率と光吸収スペクトルは劇的に変化します。 「張力によって、素材が最も感受性の高い光の波長を制御できます。 これはとても 有用な特性光電子応用、特に通信分野に最適です」と科学者は述べています。

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原子の sp 混成を伴う炭素の形態が存在する可能性の問題は、理論的に繰り返し検討されてきました。 1885 年に遡ると、ドイツの化学者アドルフ バイエルは段階的方法を使用してアセチレン誘導体から鎖状炭素を合成しようとしました。 しかし、バイエル社の試みは、 ポリイン(分子内に少なくとも 3 つの孤立または共役 C≡C 結合を含む化合物) は失敗しました。彼は 4 つのアセチレン分子が鎖状につながった炭化水素を受け取りましたが、これは非常に不安定であることが判明しました。 低位ポリインの不安定性は、バイエルが応力理論を作成する基礎となり、その中で鎖状炭素を得るのは不可能であると仮定しました。 科学者の権威はポリインの合成に対する研究者の関心を冷やし、この方向の研究は長い間中止されました。

炭素の一次元 (線形) 形態は、炭素の同素性におけるミッシングリンクとして長い間残されてきました。 この分野での研究再開の重要な刺激となったのは、1930 年代に自然界でポリアセチレン系の代表物質が発見されたことでした。 一部の植物および下等菌類では、最大 5 つの共役アセチレン基を含むポリイン化合物が発見されました。 前任者の権威に挑戦することを最初に決意した一人は、高分子化合物研究所の化学者 INEOS のアレクセイ・ミハイロヴィッチ・スラドコフ、ユーリ・パブロヴィッチ・クドリャフツェフでした。 彼らの研究は、炭素の新しい線状同素体形態の発見につながりました。

1959 年から 1960 年にかけて、ジアセチレン化合物の酸化カップリング反応の体系的な研究が、学者コルシャクが率いる INEOS の高分子化合物の研究室で実施されました。 二価の銅塩の存在下では、この反応を任意のジアセチレン化合物と行​​ってポリマーを形成することができ、その基本単位が元のジアセチレンの炭素骨格を保持していることが判明した。 この場合、ポリマー状の Cu(I) ポリアセチレニドが最初に形成されます。 酸化的カップリング反応のこの変形は、酸化的脱水素重縮合と呼ばれました。 科学者たちは、アセチレンがそのような重縮合のモノマーとして使用できることを示唆しています。 実際、アセチレンを銅(II)塩のアンモニア水溶液に入れると、すぐに黒色の沈殿物が形成されました。 この道が、A.M. スラドコフ、Yu.P. クドリャフツェフ、V.V. コルシャク、V.I. カサチキンを「」と呼ばれる炭素の発見に導きました。 カービン».

カービンの発見者らによると、彼らにとって最も困難だったのは、炭素原子がどのような結合で鎖に接続されているかを特定することでした。 これらは、単結合と三重結合が交互に現れる (–С≡С–С≡С–)、二重結合のみ (=С=С=С=С=)、または両方が同時に存在する可能性があります。 わずか数年後、得られたカルビンに二重結合が存在しないことを証明することができました。 鎖のポリイン構造は、カルビンのオゾン化中のシュウ酸の形成によって確認されました。

しかし、この理論では、二重結合のみを持つ線状炭素ポリマーの存在が認められ、これは 1968 年に V.P. Nepochatykh によって得られました。逆合成 (ポリマー グリコールの還元による) により、クムレン結合を持つ線状炭素ポリマーが形成されました。ポキュムレンといいます。 得られた物質に二重結合が存在することの証拠は、ポリクムレンをオゾン化すると二酸化炭素のみが得られるという事実でした。

したがって、ポリイン (-C≡C-) n、または α-カルビン、およびポリクムレン (=C=C=) n、または β-カルビンの 2 つの形態の直鎖状炭素が得られました。 この発見の著者らは、さまざまな方法を使用してカルビンの構造の詳細な研究を実行し、その熱力学的および電気物理的特性を研究しました。

カービンを含む炭素物質の発見については、A.G. Whittaker がセイロン黒鉛と米国各地の黒鉛から、V.I. Kasatochikin が天然ダイヤモンドから、F.J. Reitinger がスリランカの黒鉛から、G.V. Vdovykin が隕石から発見したとの報告がいくつかある。

物理的および物理的な入手方法の詳細 化学的特性カービンとその応用は、Yu.P. Kudryavtsev、S.E. Evsyukova、V.P. Babaev、T.G.

一部の研究者によれば、カルビンの個性とその構造についての明確かつ厳密な証拠はまだ得られていないが、逆にそのような証拠が存在すると信じている著者もいる。 カービンの存在に関する議論の主な原因は、高エネルギー法を使用するとカービンが他の形態の炭素に変化する可能性があるため、その診断には多くの技術的困難があるという事実によるものです。 さらに、カービンの構造に関するアイデアは長い間不完全でした。 カルビンの発見の著者らは、ファンデルワールス力によって結晶中に詰め込まれたクムレンまたはポリインタイプの一連の鎖の形での結晶構造のモデルを提案しました。 各炭素原子は sp 混成状態にあるため、鎖は直鎖であると仮定されました。

実際、カルビンの構造は、二重結合 (β-カルビン) または単結合と三重結合 (α-カルビン) が交互に並んだ炭素原子が鎖状に集まって形成されることが現在確立されています。 ポリマー鎖は反応性末端を持ち (つまり、局所的な負電荷を帯びています)、炭素原子の π 軌道が重なっているために鎖が互いに接続されている場所で鎖空孔を持って曲がります。 鉄やカリウムなどの金属不純物の存在は、架橋の形成にとって重要です。 直線状の炭素鎖にジグザグが存在するという説得力のある証拠は、コルシャクの理論的研究で得られました。彼の計算結果は、カルビンの IR スペクトルとよく一致しています。

結晶性カルビンの構造をさらに研究した結果に基づいて、その単位格子のモデルが提案されました。 このモデルによると、カービンの単位格子はジグザグに平行な炭素鎖で構成されており、そのためセルは 2 層になっていることがわかります。 1 つの層の厚さは 6 つの炭素原子の鎖です。 下層では鎖が密に詰め込まれており、六角形の中心と角に位置していますが、上層では中央鎖がなく、結果として生じた空孔に不純物原子が位置する可能性があります。 それらがカルビンの結晶化の触媒である可能性があります。 このモデルは、カービン現象を明らかにする鍵を提供し、一般に不安定な一連の直鎖炭素鎖がどのような構成で安定化できるかを説明します。