Decantor (substanță)

O carafă ( ing.  graphyne ) este o modificare alotropică a carbonului , constând din straturi plate de carbon gros de un atom , care sunt în hibridizări sp și sp 2 [1] . Una dintre varietățile decantorului a fost obținută experimental [2] .

Istoricul descoperirilor

Pentru prima dată , ipotezele despre existența unui decantor au fost făcute în 1968 [3] . În 1987 , folosind calcule mecanice cuantice , a fost demonstrată posibilitatea existenței unor structuri de carbon plate, în care jumătate dintre atomii de carbon au hibridizare sp și jumătate - hibridizare sp 2 , și s-a construit primul model teoretic al structurii decantorului [4] ] . De asemenea, s-a prezis că decantorul este un semiconductor cu distanță mare și are proprietăți optice neliniare . Descoperirea fullerenei [5] a influențat semnificativ activitatea de cercetare a decantorului .

În 2010, grafin-2 (numit și graphdiin) a fost obținut experimental folosind reacția Glaser in situ [2] .

Structură și proprietăți

Datorită prezenței legăturilor sp-hibridate, decantorul în structura și proprietățile sale diferă semnificativ de alte modificări alotropice ale carbonului [6] . Sunt posibile trei structuri de decantor: α-decantor, în care toate cele trei legături ale atomilor sp 2 hibridizați cu atomi învecinați sunt înlocuite cu lanțuri de carabină (cu legături triple ), β-decantor, unde sunt înlocuite două legături și γ-decantor, unde se înlocuiește o singură legătură [1] [7] [8] . Grafdiina este cea mai stabilă dintre modificările alotropice ale carbonului care nu apar în natură, conținând legături diacetilenice [9] .

Folosind dinamica moleculară , s-a calculat că modulul Young în planul foii este de 532,5 GPa și 629,4 GPa, în funcție de direcția de întindere [10] . Pe baza teoriei funcționale a densității, mobilitatea electronilor este de 2 10 5 m 2 /( V s ) la temperatura camerei , iar mobilitatea găurilor este cu un ordin de mărime mai mică; bandă interzisă 0,46 eV .

Decantorul-2 obţinut experimental este un semiconductor cu o conductivitate electrică specifică de 2.516·10 −4 S / m [2] .

Aplicații posibile

Nanotuburile care conțin metal în carafe pot fi utilizate pentru stocarea hidrogenului [8] , în special în domeniul stocării energiei , unde problema stocării hidrogenului este un blocaj [11] . Benzile decantoare pot fi folosite în termo- și nanoelectronică [12] , iar decantorul are o lege de dispersie liniară pentru purtătorii de sarcină (asemănătoare grafenului ), dar pe baza calculelor folosind teoria funcțională a densității, posibilitatea creării unei benzi diferite de zero. în el se prezice decalaj, ceea ce este foarte dificil în cazul grafenului [13] . De asemenea, decantorul poate fi utilizat în separarea gazelor , ceea ce este asociat cu natura structurii poroase a decantorului prin π-conjugarea legăturilor [6] .

Note

  1. ↑ 1 2 E. A. Belenkov, V. V. Mavrinsky. Structura tridimensională a fazelor de carbon constând din atomi hibridizați sp-sp2  // Proceedings of the Chelyabinsk Scientific Center Uro Ran. - 2006. - Emisiune. 2 . — S. 13–18 . — ISSN 1727-7434 . Arhivat din original pe 29 decembrie 2019.
  2. ↑ 1 2 3 Guoxing Li, Yuliang Li, Huibiao Liu, Yanbing Guo, Yongjun Li. Arhitectura filmelor la scară nanometrică graphdiyne  (engleză)  // Comunicații chimice. — 21.05.2010. — Vol. 46 , iss. 19 . — P. 3256–3258 . — ISSN 1364-548X . - doi : 10.1039/B922733D . Arhivat din original pe 29 decembrie 2019.
  3. ↑ Balaban, AT și Rentia, Co C și Ciupitu, E. Chemical graphs. 6. Estimarea stabilității relative a mai multor rețele plane și tridimensionale pentru carbon elementar // Revue Roumaine de Chimie. - Editura Academiei Romane, 1968. - Vol. 12, nr. 2 .
  4. ↑ RH Baughman, H. Eckhardt, M. Kertesz. Predicții de structură-proprietate pentru noile forme plane de carbon: faze stratificate care conțin atomi sp2 și sp  // The Journal of Chemical Physics. - 1987-12-01. - T. 87 , nr. 11 . — S. 6687–6699 . — ISSN 0021-9606 . - doi : 10.1063/1.453405 . Arhivat din original pe 29 decembrie 2019.
  5. ↑ Francois Diederich. Schele de carbon: construirea de compuși acetilenici cu tot carbon și bogați în carbon  (engleză)  // Natură. — 1994-05. — Vol. 369 , iss. 6477 . — P. 199–207 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/369199a0 . Arhivat 16 octombrie 2020.
  6. ↑ 1 2 Xin Gao, Huibiao Liu, Dan Wang, Jin Zhang. Graphdiyne: sinteză, proprietăți și aplicații  (engleză)  // Chemical Society Reviews. — 04-02-2019. — Vol. 48 , iss. 3 . — P. 908–936 . — ISSN 1460-4744 . - doi : 10.1039/C8CS00773J . Arhivat 30 mai 2019.
  7. ↑ Viktor Viktorovich Mavrinsky, Tatiana Evghenievna Belenkova, Vladimir Mihailovici Cernov, Evgheni Anatoleevici Belenkov. Structura soiurilor polimorfe de straturi de decantoare  // Buletinul Universității de Stat Chelyabinsk. - 2013. - Emisiune. 25 (316) . — ISSN 1994-2796 . Arhivat din original pe 29 decembrie 2019.
  8. ↑ 1 2 Jinlian Lu, Yanhua Guo, Yun Zhang, Yingru Tang, Juexian Cao. Un studiu comparativ pentru stocarea hidrogenului în nanotuburi de graphyne decorate cu metal și monostraturi de graphyne  //  Journal of Solid State Chemistry. — 2015-11. — Vol. 231 . — P. 53–57 . - doi : 10.1016/j.jssc.2015.08.004 . Arhivat din original pe 29 decembrie 2019.
  9. ↑ Michael M. Haley, Stephen C. Brand, Joshua J. Pak. Rețele de carbon pe bază de dehidrobenzoannulene: Sinteza substructurilor Graphdiyne  (engleză)  // Angewandte Chemie International Edition în limba engleză. - 02-05-1997. — Vol. 36 , iss. 8 . — P. 836–838 . — ISSN 1521-3773 0570-0833, 1521-3773 . - doi : 10.1002/anie.199708361 .
  10. ↑ Steven W. Cranford, Markus J. Buehler. Proprietăți mecanice ale graficii  // Carbon. — 01-11-2011. - T. 49 , nr. 13 . — S. 4111–4121 . — ISSN 0008-6223 . - doi : 10.1016/j.carbon.2011.05.024 .
  11. ↑ K. Srinivasu, Swapan K. Ghosh. Graphyne și Graphdiyne: materiale promițătoare pentru aplicații de nanoelectronică și stocare a energiei  // The Journal of Physical Chemistry C. - 2012-03-08. - T. 116 , nr. 9 . — S. 5951–5956 . — ISSN 1932-7447 . - doi : 10.1021/jp212181h .
  12. ↑ Tao Ouyang, Yuanping Chen, Li-Min Liu, Yuee Xie, Xiaolin Wei. Thermal transport in graphyne nanoribbons  (engleză)  // Physical Review B. - 2012-06-19. — Vol. 85 , iss. 23 . — P. 235436 . — ISSN 1550-235X 1098-0121, 1550-235X . - doi : 10.1103/PhysRevB.85.235436 .
  13. ↑ Bog G. Kim, Hyoung Joon Choi. Graphyne: Rețea hexagonală de carbon cu conuri Dirac versatile  (engleză)  // Physical Review B. - 2012-09-21. — Vol. 86 , iss. 11 . — P. 115435 . — ISSN 1550-235X 1098-0121, 1550-235X . - doi : 10.1103/PhysRevB.86.115435 .