خصائص غير متوقعة للكربون المألوف

العلوم الأساسية في السنوات الأخيرة نادراً ما أفسدت المهندسين بالاكتشافات المناسبة للتنفيذ الصناعي. لكن العقدين الأخيرين أصبحا استثناءً لطيفاً. خلقت جائزتان نوبل واكتشاف ثالث ، لم تحظ بتقدير لجنة نوبل بعد ، فرصًا أمام المهندسين والتقنيين للعمل لعدة عقود. وترتبط جميعها بعنصر واحد - كربون.

ما أهمية هذه الاكتشافات وما الجديد الذي يمكن أن يقدمه لنا هذا العنصر الكيميائي المألوف؟ كل ما نعرفه عن الكربون يجعله العنصر الأكثر إثارة للاهتمام والأكثر أهمية في الجدول الدوري. بادئ ذي بدء ، نشأت الحياة نفسها على أساس الكربون. إن قدرة ذرات الكربون على الاندماج في بنى معقدة قد سمحت للطبيعة لخلق كائنات بروتينية وتنفس العقل في البشر. تعتمد جميع الكيمياء العضوية ، بوفرة المواد الاصطناعية الجديدة ، على مركبات معقدة من الكربون مع عناصر أخرى.

لكن الكربون الذري ليس أقل إثارة للدهشة من مركباته. هذا هو العنصر الوحيد الذي يحتوي حتى الآن على 8 تعديلات (متباينة). كلمة "وداعا" مناسبة تماما ، لأنه الكربون يمكن أن يجلب المزيد من المفاجآت في المستقبل. منذ بضعة عقود فقط ، عرفنا تعديلين فقط للكربون: الجرافيت و الماس.

كان علينا وعلينا التعامل مع الجرافيت ، بالقلم الرصاص على الورق. الماس هو تألق مبهج من الماس ورمز للثروة. صحيح أن تطور التكنولوجيا أدى إلى الاعتراف بخاصية أخرى من الماس - صلابتها غير المسبوقة. والآن ، على الرغم من تعقيد العمليات ، يتم تصنيع الماس الصناعي واستخدامه على نطاق واسع في التكنولوجيا. حفر صخور صلبة ، عجلات قطع حجرية ، معاجين طحن - يمكنك إدراج قائمة طويلة باستخدامات هذا التعديل الكربوني.

ولكن بين حالة صعبة للغاية وحالة لينة للغاية تكمن في الهاوية. كان من المفاجئ أن يكون لهذا العنصر المهم الذي تقوم عليه الكيمياء الحديثة حالتان متعارضتان فقط.

وأخيراً ، في القرن الماضي ، في بداية الستينيات ، اكتشف التعديل الثالث للكربون - القربينة بندقية قصيرة. هذه سلسلة من ذرات الكربون المترابطة. تم الاكتشاف بواسطة الكيميائيين ، ولم يتلق الكثير من الرنين ، لأنه لم يجد تطبيقًا عمليًا.

وهنا الشكل التالي من الكربون - الفلورين أثارت اهتمام أكبر بكثير. ذرات الكربون المجمعة في جزيء كروي فتحت الطريق أمام إنشاء مواد ومركبات جديدة تماما. لفتح تعديل الكربون الفوليرين مجموعة من العلماء في عام 1996 منحت جائزة نوبل

بالفعل ، يتم استخدام الفوليرين في صناعة الأدوية لإنشاء عقاقير مضادة للسرطان ، وفي الإلكترونيات الراديوية ، وفي صناعة السيارات كمضافات لزيوت المحركات. قائمة التطبيقات واسعة بشكل ملحوظ ، لكن احتمالات الاستخدام في المستقبل أوسع.

مزيد من الاكتشافات المتعلقة بالكربون سقطت مثل الوفرة. Lonsdaleit ، وجدت في النيازك ثم توليفها بشكل مصطنع ، أنابيب الكربون النانوية ، الجرافين.

لم يكن لدينا وقت لإتقان شكل واحد متآثر ، حيث تم إضافة اثنين آخرين بشكل غير متوقع. وستمكن هذه الأشكال من الكربون في السنوات القادمة من إجراء تغيير جذري في كل من بنية الاتصال للبشرية والحياة البشرية نفسها (اقرأ المزيد عن آفاق استخدام أنابيب الجرافين وأنابيب الكربون النانوية في المقال حول الالكترونيات الجرافين).

بفضل استخدام خواص الكربون الجديدة ، توجد إمكانيات غير محدودة لإنشاء أجهزة كمبيوتر كمومية وخطوط نقل معلومات بسرعة تزيد عن 100 جيجابت / ثانية وأجهزة استشعار تقرأ الإشارات من خلية حية وأكثر من ذلك بكثير ،ما الكتاب الخيال العلمي لم يحلم.

وكان الانتظار قصيرًا جدًا: آفاق الاستخدام التجاري للاكتشافات كبيرة للغاية ، حيث قامت عشرات الشركات بالفعل بعرض عينات من المنتجات تشمل الأنابيب النانوية الكربونية والجرافين.