Dekantér (látka)

Karafa ( angl.  graphyne ) je alotropní modifikace uhlíku , skládající se z plochých vrstev uhlíku o tloušťce jednoho atomu , které jsou v hybridizacích sp a sp 2 [1] . Jedna z odrůd dekantéru byla získána experimentálně [2] .

Historie objevů

Poprvé byly předpoklady o existenci dekantéru učiněny v roce 1968 [3] . V roce 1987 byla pomocí kvantově mechanických výpočtů ukázána možnost existence plochých uhlíkových struktur, ve kterých polovina atomů uhlíku má sp hybridizaci a polovina - sp 2 hybridizaci, a byl sestaven první teoretický model struktury dekantéru [4 ] . Bylo také předpovězeno, že dekantér je polovodič se širokou mezerou a má nelineární optické vlastnosti. Objev fullerenu [5] významně ovlivnil výzkumnou činnost dekantéru .

V roce 2010 byl experimentálně získán grafin-2 (také nazývaný graphdiin) pomocí Glaserovy reakce in situ [2] .

Struktura a vlastnosti

Díky přítomnosti sp-hybridizovaných vazeb se dekantér svou strukturou a vlastnostmi výrazně liší od ostatních alotropních modifikací uhlíku [6] . Jsou možné tři struktury dekantéru: α-dekantér, kde jsou všechny tři vazby sp 2 -hybridizovaných atomů se sousedními atomy nahrazeny řetězci karabiny (s trojnými vazbami), β-dekantér, kde jsou nahrazeny dvě vazby, a γ-dekantér, kde pouze jedna vazba je nahrazena [1] [7] [8] . Grafdiin je nejstabilnější z alotropních modifikací uhlíku, které se v přírodě nevyskytují, obsahující diacetylenické vazby [9] .

Pomocí molekulární dynamiky bylo vypočteno, že Youngův modul v rovině plechu je 532,5 GPa a 629,4 GPa, v závislosti na směru natahování [10] . Na základě teorie funkcionálu hustoty je pohyblivost elektronu 2 10 5 m 2 /( V s ) při pokojové teplotě a pohyblivost díry je o řád nižší; zakázané pásmo 0,46 eV .

Experimentálně získaný dekantér-2 je polovodič se specifickou elektrickou vodivostí 2,516·10 −4 S / m [2] .

Možné aplikace

Nanotrubice obsahující kov z karafy lze použít pro skladování vodíku [8] , zejména v oblasti skladování energie , kde je problém skladování vodíku úzkým místem [11] . Dekantérové ​​pásky lze použít v termo- a nanoelektronice [12] a dekantér má zákon lineární disperze pro nosiče náboje (podobně jako grafen ), ale na základě výpočtů využívajících teorii funkcionálu hustoty možnost vytvoření nenulového pásma je v něm predikována mezera, což je v případě grafenu velmi obtížné [13] . Dekantér lze také použít při separaci plynů , což je spojeno s povahou porézní struktury dekantéru π-konjugací vazeb [6] .

Poznámky

  1. ↑ 1 2 E. A. Belenkov, V. V. Mavrinskij. Trojrozměrná struktura uhlíkových fází sestávající z hybridizovaných atomů sp-sp2  // Sborník Čeljabinského vědeckého centra Uro Ran. - 2006. - Vydání. 2 . — S. 13–18 . — ISSN 1727-7434 . Archivováno z originálu 29. prosince 2019.
  2. ↑ 1 2 3 Guoxing Li, Yuliang Li, Huibiao Liu, Yanbing Guo, Yongjun Li. Architektura graphdiyne nanofilmů  (anglicky)  // Chemical Communications. — 2010-05-21. — Sv. 46 , iss. 19 . — S. 3256–3258 . — ISSN 1364-548X . - doi : 10.1039/B922733D . Archivováno z originálu 29. prosince 2019.
  3. ↑ Balaban, AT a Rentia, Co C a Ciupitu, E. Chemické grafy. 6. Odhad relativní stability několika rovinných a trojrozměrných mřížek pro elementární uhlík // Revue Roumaine de Chimie. - Editura Academiei Romane, 1968. - Sv. 12, č. 2 .
  4. ↑ RH Baughman, H. Eckhardt, M. Kertesz. Předpovědi strukturních vlastností pro nové planární formy uhlíku: Vrstvené fáze obsahující atomy sp2 a sp  // The Journal of Chemical Physics. - 12.12.1987. - T. 87 , č.p. 11 . — S. 6687–6699 . — ISSN 0021-9606 . - doi : 10.1063/1.453405 . Archivováno z originálu 29. prosince 2019.
  5. ↑ Francois Diederich. Uhlíkové lešení: budování acetylenických celouhlíkových a uhlíkatých sloučenin  (anglicky)  // Nature. — 1994-05. — Sv. 369 , iss. 6477 . — S. 199–207 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/369199a0 . Archivováno 16. října 2020.
  6. ↑ 1 2 Xin Gao, Huibiao Liu, Dan Wang, Jin Zhang. Graphdiyne: syntéza, vlastnosti a aplikace  (anglicky)  // Chemical Society Reviews. — 2019-02-04. — Sv. 48 , iss. 3 . — S. 908–936 . — ISSN 1460-4744 . - doi : 10.1039/C8CS00773J . Archivováno 30. května 2019.
  7. ↑ Viktor Viktorovič Mavrinskij, Taťána Jevgenievna Belenková, Vladimir Michajlovič Černov, Jevgenij Anatoljevič Belenkov. Struktura polymorfních odrůd dekantačních vrstev  // Bulletin Čeljabinské státní univerzity. - 2013. - Vydání. 25 (316) . — ISSN 1994-2796 . Archivováno z originálu 29. prosince 2019.
  8. ↑ 1 2 Jinlian Lu, Yanhua Guo, Yun Zhang, Yingru Tang, Juexian Cao. Srovnávací studie pro skladování vodíku v kovem zdobených grafynových nanotrubičkách a monovrstvách grafynu  //  Journal of Solid State Chemistry. — 2015-11. — Sv. 231 . — S. 53–57 . - doi : 10.1016/j.jssc.2015.08.004 . Archivováno z originálu 29. prosince 2019.
  9. ↑ Michael M. Haley, Stephen C. Brand, Joshua J. Pak. Uhlíkové sítě založené na dehydrobenzoannulene: Synthesis of Graphdiyne Substructures  (anglicky)  // Angewandte Chemie International Edition v angličtině. - 1997-05-02. — Sv. 36 , iss. 8 . — S. 836–838 . — ISSN 1521-3773 0570-0833, 1521-3773 . - doi : 10.1002/anie.199708361 .
  10. ↑ Steven W. Cranford, Markus J. Buehler. Mechanické vlastnosti grafiky  // Uhlík. — 2011-11-01. - T. 49 , č.p. 13 . — S. 4111–4121 . — ISSN 0008-6223 . - doi : 10.1016/j.carbon.2011.05.024 .
  11. ↑ K. Srinivasu, Swapan K. Ghosh. Graphyne a Graphdiyne: Slibné materiály pro nanoelektroniku a aplikace pro ukládání energie  // The Journal of Physical Chemistry C. - 2012-03-08. - T. 116 , č.p. 9 . — S. 5951–5956 . — ISSN 1932-7447 . - doi : 10.1021/jp212181h .
  12. ↑ Tao Ouyang, Yuanping Chen, Li-Min Liu, Yuee Xie, Xiaolin Wei. Tepelný transport v grafynových nanoribbonech  (anglicky)  // Physical Review B. - 2012-06-19. — Sv. 85 , iss. 23 . — S. 235436 . — ISSN 1550-235X 1098-0121, 1550-235X . - doi : 10.1103/PhysRevB.85.235436 .
  13. ↑ Bog G. Kim, Hyoung Joon Choi. Graphyne: Hexagonal network of carbon s všestrannými Diracovými kužely  (anglicky)  // Physical Review B. - 2012-09-21. — Sv. 86 , iss. 11 . — S. 115435 . — ISSN 1550-235X 1098-0121, 1550-235X . - doi : 10.1103/PhysRevB.86.115435 .