Международная группа материаловедов получила самую длинную на сегодняшний день нить толщиной в один атом. Она состоит из 6 тысяч атомов углерода и имеет длину около одного микрона. Этот показатель опережает предыдущий рекорд в несколько десятков раз. Сам материал напоминает собой карбин — одну из аллотропных форм углерода, описанных теоретически, но не изученных на практике. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials, кратко о нем сообщает пресс-релиз Университета Вены.

Ученым удалось вырастить материал используя нанореактор, роль которого играла двухстенная углеродная нанотрубка. С одной стороны, он направлял рост нити, а с другой ограничивал ее от взаимодействий с внешней средой. Сам синтез протекал при нагреве образца до температур порядка 1460°C в условиях высокого вакуума. В результате, на снимках, полученных методами просвечивающей электронной микроскопии, авторы обнаруживали характерные следы нитей. 

Снимок двухстенной углеродной нанотрубки с углеродной нитью внутри. Lei Shi et al. / arXiv.org, 2015

Строение полученного материала — углеродная нить окружена защитной «шубой» из углеродных нанотрубок. Lei Shi, Faculty of Physics, University of Vienna

Спектроскопические и микроскопические исследования, которые провели химики, указывают на то, что максимальная длина полученных нитей составляет около шести тысяч атомов, что примерно соответствует длине в 800 нанометров. По словам авторов, это самая достоверная реализация карбина из существующих.

Карбин интересен как своими механическими, так и электрическими свойствами. Так, его прочность на разрыв превышает таковую и у алмаза и у графена. Классически карбин представляют как протяженную цепочку из атомов углерода, соединенных между собой чередующимися одинарными и тройными связями. Одним из его возможных применений может быть создание элементов цепей для наноэлектроники и спинового транспорта.

Среди всех разнообразных аллотропных форм углерода лишь карбин до сих пор не был синтезирован. Хотя ранее предпринимались попытки создания длинных цепей из углерода, этим экспериментам мешала его высокая реакционная способность. Самые длинные углеродные нити, полученные до нового исследования имели протяженность порядка ста атомов — авторы превзошли этот рекорд в 50–60 раз.

Автор: Владимир Королёв