Propriétés inattendues du carbone familier

Ces dernières années, la science fondamentale a rarement gâté les ingénieurs avec des découvertes adaptées à la mise en œuvre industrielle. Mais les deux dernières décennies sont devenues une exception agréable. Deux prix Nobel et une troisième découverte, non encore évaluée par le comité Nobel, ont créé des perspectives pour les ingénieurs et les technologues de travailler pendant de nombreuses décennies. Et ils sont tous associés à un élément - carbone.

Pourquoi ces découvertes sont-elles si importantes et quelles nouveautés un élément chimique aussi familier peut-il nous apporter? Tout ce que nous savons sur le carbone en fait l'élément le plus intéressant et le plus important du tableau périodique. Pour commencer, la vie elle-même est née sur une base de carbone. La capacité des atomes de carbone à se combiner en structures complexes a permis à la nature de créer des organismes protéiques et d'insuffler l'esprit aux humains. Toute la chimie organique, avec son abondance de nouveaux matériaux artificiels, est basée sur des composés complexes de carbone avec d'autres éléments.

Mais le carbone atomique n'est pas moins surprenant que ses composés. Il s'agit du seul élément ayant jusqu'à présent 8 modifications allotropes (diverses). Le mot "bye" est tout à fait approprié, car le carbone peut apporter plus de surprises à l'avenir. Il y a quelques décennies à peine, nous ne connaissions que deux modifications du carbone: graphite et diamant.

Nous avons eu et devons faire face au graphite en dessinant au crayon sur papier. Un diamant est un éclat exaltant de diamants et un symbole de richesse. Certes, le développement de la technologie a conduit à la reconnaissance d'une autre propriété du diamant - sa dureté inégalée. Et maintenant, malgré la complexité des processus, les diamants artificiels sont synthétisés et largement utilisés dans la technologie. Forage de roches dures, meules à pierre, pâtes de meulage - vous pouvez dresser une longue liste des utilisations de cette modification du carbone.

Mais entre un état très dur et un état très mou se trouve un abîme. Il était surprenant qu'un élément aussi important sur lequel repose toute la chimie moderne n'ait que deux états antagonistes.

Et enfin, au siècle dernier, au début des années 60, la troisième modification du carbone a été découverte - carbin. Il s'agit d'une chaîne d'atomes de carbone interconnectés. La découverte a été faite par des chimistes, et n'a pas reçu beaucoup de résonance, car elle n'a pas trouvé d'application pratique.

Et voici la prochaine forme de carbone - fullerènes suscité un intérêt beaucoup plus grand. Les atomes de carbone assemblés en une molécule sphérique ont ouvert la voie à la création de nouveaux matériaux et composés. Pour ouverture modification du carbone fullerène un groupe de scientifiques en 1996 a reçu le prix Nobel

Déjà, les fullerènes sont utilisés dans l'industrie pharmaceutique pour créer des médicaments anticancéreux, dans l'électronique radio et dans l'industrie automobile comme additifs pour les huiles moteur. La liste des applications est remarquablement large, mais les perspectives d'utilisation future sont encore plus larges.

D'autres découvertes liées au carbone sont tombées comme une corne d'abondance. Lonsdaleit, trouvé dans les météorites et synthétisé par la suite artificiellement, nanotubes de carbone, graphène.

Nous n'avons pas eu le temps de maîtriser une forme allotropique, car deux autres y ont été ajoutées de manière inattendue. Et ces formes de carbone permettront dans les années à venir de changer radicalement à la fois la structure de communication de l'humanité et la vie humaine elle-même (en savoir plus sur les perspectives d'utilisation du graphène et des nanotubes de carbone dans l'article sur l'électronique graphène).

Grâce à l'utilisation de nouvelles propriétés de carbone, il existe des possibilités illimitées pour créer des ordinateurs quantiques, des lignes de transmission d'informations à une vitesse supérieure à 100 Gbit / s, des capteurs qui lisent les signaux d'une cellule vivante, et bien plus encore,de quoi les auteurs de science-fiction n'ont pas rêvé.

Et l'attente a été très courte: les perspectives d'utilisation commerciale des découvertes sont si grandes que des dizaines d'entreprises font déjà la démonstration d'échantillons de produits comprenant des nanotubes de carbone et des graphènes.