คุณสมบัติที่ไม่คาดคิดของคาร์บอนที่คุ้นเคย

วิทยาศาสตร์พื้นฐานในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาไม่ค่อยมีวิศวกรที่มีการค้นพบที่เหมาะสมสำหรับการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม แต่ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาได้กลายเป็นข้อยกเว้นที่น่ายินดี รางวัลโนเบลสองรางวัลและการค้นพบครั้งที่สามซึ่งยังไม่ได้รับการประเมินโดยคณะกรรมการโนเบลสร้างโอกาสให้กับวิศวกรและนักเทคโนโลยีเพื่อทำงานหลายทศวรรษ และมันเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบเดียว - คาร์บอน.

เหตุใดการค้นพบเหล่านี้จึงมีความสำคัญและองค์ประกอบทางเคมีที่คุ้นเคยดังกล่าวให้อะไรเราใหม่ ทุกสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับคาร์บอนทำให้มันเป็นองค์ประกอบที่น่าสนใจและสำคัญที่สุดของตารางธาตุ เริ่มต้นด้วยชีวิตตัวเองเกิดขึ้นบนพื้นฐานคาร์บอน ความสามารถของอะตอมของคาร์บอนในการรวมเข้ากับโครงสร้างที่ซับซ้อนทำให้ธรรมชาติสามารถสร้างสิ่งมีชีวิตโปรตีนและหายใจเข้าสู่มนุษย์ เคมีอินทรีย์ทั้งหมดที่มีวัสดุประดิษฐ์ใหม่จำนวนมากขึ้นอยู่กับสารประกอบเชิงซ้อนของคาร์บอนกับองค์ประกอบอื่น ๆ

แต่อะตอมคาร์บอนไม่น่าประหลาดใจไปกว่าสารประกอบ นี่เป็นองค์ประกอบเดียวที่มีการดัดแปลง 8 allotropic (หลากหลาย) คำว่า "ลาก่อน" ค่อนข้างเหมาะสมเพราะ คาร์บอนสามารถนำความประหลาดใจมากขึ้นในอนาคต เมื่อไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาเรารู้เพียงการดัดแปลงคาร์บอนสองอย่าง: กราไฟท์ และ เพชร.

เราต้องจัดการกับแกรไฟต์วาดด้วยดินสอบนกระดาษ เพชรเป็นความหมายที่น่าตื่นเต้นของเพชรและสัญลักษณ์แห่งความมั่งคั่ง จริงการพัฒนาเทคโนโลยีได้นำไปสู่การรับรู้คุณสมบัติอื่นของเพชร - ความแข็งที่ไม่มีใครเทียบ และตอนนี้แม้จะมีความซับซ้อนของกระบวนการเพชรสังเคราะห์ถูกสังเคราะห์และใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยี การขุดเจาะหินฮาร์ดล้อตัดหินเครื่องบด - คุณสามารถใช้ประโยชน์จากการดัดแปลงคาร์บอนนี้ได้นาน

แต่ระหว่างรัฐที่ยากมากและรัฐที่นุ่มนวลอยู่ที่ก้นเหว มันน่าแปลกใจที่องค์ประกอบสำคัญที่เคมีสมัยใหม่ทั้งหมดใช้นั้นมีเพียงสองสถานะที่เป็นปรปักษ์กัน

และในที่สุดในศตวรรษที่ผ่านมาเมื่อต้นทศวรรษที่ 60 การค้นพบการดัดแปลงคาร์บอนครั้งที่สาม - ปืนสั้น. นี่คือห่วงโซ่ของอะตอมคาร์บอนที่เชื่อมต่อกัน การค้นพบนี้ทำขึ้นโดยนักเคมีและไม่ได้รับเสียงสะท้อนมากนักเนื่องจากไม่พบการใช้งานจริง

และนี่คือรูปแบบของคาร์บอนต่อไป - ฟูลเลอรี กระตุ้นความสนใจมากขึ้น อะตอมของคาร์บอนที่รวมตัวกันเป็นโมเลกุลทรงกลมเปิดทางให้เกิดการสร้างวัสดุและสารประกอบใหม่ที่สมบูรณ์ สำหรับการเปิด การดัดแปลงคาร์บอนฟูลเลอรีน กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในปี 1996 ได้รับรางวัลโนเบล

ตอนนี้ฟูลเลอรีนถูกใช้ในอุตสาหกรรมยาเพื่อสร้างยาต้านมะเร็งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วิทยุและในอุตสาหกรรมยานยนต์เป็นสารเติมแต่งสำหรับน้ำมันเครื่อง รายการแอพพลิเคชั่นนั้นกว้างมาก แต่โอกาสสำหรับการใช้ในอนาคตนั้นกว้างขึ้น

การค้นพบเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับคาร์บอนลดลงเหมือนอุดมสมบูรณ์ Lonsdaleit ที่พบในอุกกาบาตและสังเคราะห์ในเวลาต่อมา ท่อนาโนคาร์บอนกราฟีน.

เราไม่มีเวลาที่จะจัดทำฟอร์ม allotropic หนึ่งรูปแบบเนื่องจากมีการเพิ่มอีกสองรายการโดยไม่คาดคิด และรูปแบบของคาร์บอนเหล่านี้จะทำให้เป็นไปได้ในอนาคตอันใกล้ที่จะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างการสื่อสารของมนุษย์และชีวิตมนุษย์อย่างรุนแรง (อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับโอกาสในการใช้กราฟีนและท่อนาโนคาร์บอนในบทความ) เกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์กราฟีน).

ด้วยการใช้คุณสมบัติคาร์บอนใหม่มีความเป็นไปได้ไม่ จำกัด ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมสายส่งข้อมูลด้วยความเร็วมากกว่า 100 Gbit / s เซ็นเซอร์ที่อ่านสัญญาณจากเซลล์ที่มีชีวิตและอีกมากมายสิ่งที่นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ไม่ได้ฝัน

และการรอนั้นสั้นมาก: โอกาสในการค้นพบเชิงพาณิชย์นั้นยอดเยี่ยมมากจน บริษัท หลายแห่งได้สาธิตผลิตภัณฑ์ตัวอย่างที่มีท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีน