Графен со структурой по принципу асимметричной мозаики

• Можно ли графен создать из не правильных шестиугольников или пятиугольников? Оказывается можно!

P/S: (Можно ли графен создать из не правильных шестиугольников или пятиугольников? Оказывается можно! )

Графен материал будущего! О нем пишут как о прорывном решении в материаловедении, на основе тонких структур углерода можно создавать все что угодно от нано шариков из 60 атомов углерода, до нано трубок произвольной длинны. Кроме того, у графена уже появились производные, это в первую очередь пентаграфен (лучше используется в электронике), а так же тот же графен, но иной исполнительной структуры с совершенно отличными физическими свойствами. На данное время уже есть модели нового материала из углерода, он практически по всем параметрам похож на графен, лишь есть одно отличие, атомы не ровным шестиугольником стоят в структуре, а как бы по принципу «Каирская мозаика», смотрите рисунок. Углерод объединяется с водородом и образует при этом устойчивые связи, такие молекулярные связи присутствуют у полезных ископаемых, которые достают из земли и потом продают на мировом рынке как топливо. Как вы поняли, это обычные углеводороды. Водород сам по себе тоже используют в качестве топлива, но это очень опасный топливный элемент. Углерод тоже по своим свойствам как бы уникален, топить печку им не рентабельно, но вот под большим давлением и при высокой температуре его можно превратить в очень прочный алмаз! Алмазная решетка это углерод вступивший в 4 связи. Если же связей будет всего три, то получится не очень прочная структура, которую используют в карандашах, это обычный слоистый графит. Если же взять слой графита в один атом, то это уже опять такие очень ценное приобретение. Когда ученые впервые отделили слой графита толщиной в один атом, то получили большую награду и премию! Дальше еще интереснее, вот уже создан и фуллерен, это тот же слой углерода, но завернутый в шарик с 60 атомами в структуре, он похож на футбольный мячик. Материал называется фуллерен. Этот материал уже нашли, но пока не получили за него очередной премии, скорее всего это случится в ближайшие годы. Вы думаете, что больше нет вариаций в которых бы можно было использовать углерод в чистом виде? Все совершенно не так.. Графен уникален своими свойствами, а их определяет его структура. На плоскости как бы выложены правильные «соты» в узлах атомы углерода. Важно отметить, что толщина такой структуры всего один атом, а «соты» имеют вид правильных шестиугольников. Правильный это из математики означает, что все углы правильные! Равные, все стороны равные! Если что то отличается то уже фигура не правильная. Правильные фигуры могут быть треугольник равносторонний, квадрат и шестиугольник. Если их разложить на плоскости, то можно получить структуру прочную. Хотя можно и получить плоскость из ромбов и пятиугольников, но это уже не правильные многоугольники. Если же за основу взять правильный восьмиугольник, то из него не получится создать плоскую структуру. Для понятия важно знать, что структуру на плоскости можно получить лишь используя треугольники, квадраты и шестиугольники. Графен это структура из правильных шестиугольников, пентаграфен это структура из пятиугольников, но пока не получили структуру из квадратов и треугольников. Вся загвоздка в самом углероде и в том, как он образует связи с соседними элементами. Если делать плоскую треугольную структуру, то атом углерода должен иметь шесть связей в плоскости, но атом углерода способен иметь лишь четыре прочные связи и то в пространстве а не в плоскости и по этому то даже плоская структура из правильных прямоугольников не получится. Четыре связи, да еще и в плоскости, не получится при любом раскладе. Казалось бы что новой структурой мир уже не удивить, но все не так то и плохо! Оказывается, если подумать, то кое что можно все же изменить и в результате получить материал из того же углерода, но с иными свойствами. Математики знают, что определенную плоскость не замостить пазлами из правильных пятиугольников, в нашем случае можно только создать правильные плоские структуры из пятиугольников и шестиугольников. Все в природе создается по пути наименьшего сопротивления, если же структура «кривая», то возникает напряжение и все пытается вернуться в более стабильное положение. Думая в этом направлении ученые создали материал из тех же пятиугольников, но уже неправильной формы. Пока что физики из Японии и Китая на компьютере создали модель нового материала. Решили попробовать создать материал из многоугольников у которых одна сторона короче всех остальных. Нечто похожее можно увидеть в Каире, там часто применяют мозаику из пятиугольников с разной длинной стороны. Хотя и не правильная структура, но углерод хоть и с напряжением но может стать в такой ряд в плоской структуре. Ученые проанализировали поведение такой структуры и оказалось, что она должна быть довольно прочной. Так же возможно новый материал получит какие то иные свойства, отличные от свойств графена, возможно как и пентаграфен, новый материал станет полупроводником в отличии от чистого графена, который им не является. Новый материал должен проводить электричество очень легко. Так же такое вещество будет обладать уникальными свойствами на разрыв. Оно будет становиться уже, но толще при растяжении, это так сказать эффект Пуассона в действии. Практически все схоже в этом случае как и пентаграфена. В лаборатории нового материала еще не получили, пока что это лишь макет и план к действию!
По материалам: UCU  News
<<< главная >>>
<<<< назад >>>>

У нас ищут!

Новости науки

NEWS