Dekanter (anyag)

A kancsó ( eng.  graphyne ) a szén allotróp módosulata , amely egy atom vastagságú lapos szénrétegekből áll , amelyek sp és sp 2 hibridizációban vannak [1] . A dekanter egyik fajtáját kísérleti úton szerezték be [2] .

Felfedezési előzmények

Először 1968 - ban tettek feltevéseket a dekanter létezéséről [3] . 1987- ben kvantummechanikai számításokkal kimutatták a lapos szénszerkezetek létezésének lehetőségét, amelyekben a szénatomok fele sp hibridizáció, fele -sp 2 hibridizáció, és megépült a dekantáló szerkezet első elméleti modellje [4 ] . Azt is megjósolták, hogy a dekanter széles résű félvezető , és nemlineáris optikai tulajdonságokkal rendelkezik. A fullerén felfedezése [5] jelentősen befolyásolta a dekanter kutatási tevékenységét .

2010-ben a grafin-2-t (más néven grafdiint) kísérleti úton, az in situ Glaser-reakció segítségével állították elő [2] .

Szerkezet és tulajdonságok

Az sp-hibridizált kötések jelenléte miatt a dekanter szerkezetében és tulajdonságaiban jelentősen eltér a szén egyéb allotróp módosulataitól [6] . Három dekanter szerkezet lehetséges: α-dekanter, ahol az sp 2 -hibridizált atomok mindhárom kötését a szomszédos atomokkal karbin láncok helyettesítik ( hármas kötésekkel), β-dekanter, ahol két kötést helyettesítenek, és γ-dekanter, ahol csak egy kötést cserélnek ki [1] [7] [8] . A grafdiin a szén legstabilabb allotróp módosulata, amely a természetben nem fordul elő, és diacetilén kötéseket tartalmaz [9] .

Molekuláris dinamika segítségével kiszámították, hogy a Young-modulus a lap síkjában 532,5 GPa és 629,4 GPa a nyújtás irányától függően [10] . A sűrűségfunkcionális elmélet alapján az elektronok mozgása szobahőmérsékleten 2 10 5 m 2 /( V s ) , a lyukmozgás pedig egy nagyságrenddel kisebb; sávköz 0,46 eV . _

A kísérleti úton kapott dekanter-2 egy félvezető, amelynek fajlagos elektromos vezetőképessége 2,516·10 −4 S / m [2] .

Lehetséges alkalmazások

A fémkancsót tartalmazó nanocsövek hidrogén tárolására használhatók [8] , különösen az energiatárolás területén , ahol a hidrogéntárolás problémája szűk keresztmetszetet jelent [11] . A dekanter szalagok felhasználhatók a termo- és nanoelektronikában [12] , és a dekanternek lineáris diszperziós törvénye van a töltéshordozókra (hasonlóan a grafénhoz ), de a sűrűségfunkcionális elméletet használó számítások alapján nem nulla sáv létrehozásának lehetősége. rést jósolnak benne, ami a grafén esetében nagyon nehéz [13] . Ezenkívül a dekanter felhasználható gázok leválasztására, ami a kötések π-konjugációjával a dekanter porózus szerkezetének természetéhez kapcsolódik [6] .

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 E. A. Belenkov, V. V. Mavrinsky. Sp-sp2 hibridizált atomokból álló szénfázisok háromdimenziós szerkezete  // Proceedings of the Chelyabinsk Scientific Center Uro Ran. - 2006. - Kiadás. 2 . – S. 13–18 . — ISSN 1727-7434 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 29.
  2. ↑ 1 2 3 Guoxing Li, Yuliang Li, Huibiao Liu, Yanbing Guo, Yongjun Li. Grafdiyne nanoméretű filmek architektúrája  (angol)  // Chemical Communications. — 2010-05-21. — Vol. 46 , iss. 19 . — P. 3256–3258 . — ISSN 1364-548X . - doi : 10.1039/B922733D . Az eredetiből archiválva : 2019. december 29.
  3. ↑ Balaban, AT és Rentia, Co C és Ciupitu, E. Kémiai grafikonok. 6. Több sík- és háromdimenziós rács relatív stabilitásának becslése elemi szénre // Revue Roumaine de Chimie. - Editura Academiei Romane, 1968. - Vol. 12, 2. sz .
  4. ↑ RH Baughman, H. Eckhardt, M. Kertesz. Struktúra-tulajdonság előrejelzések a szén új sík formáihoz: sp2 és sp atomokat tartalmazó réteges fázisok  // The Journal of Chemical Physics. - 1987-12-01. - T. 87 , sz. 11 . — S. 6687–6699 . — ISSN 0021-9606 . - doi : 10.1063/1.453405 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 29.
  5. ↑ Francois Diederich. Szénállványzat: acetilén, teljesen szén és szénben gazdag vegyületek építése  (angol)  // Nature. — 1994-05. — Vol. 369 , iss. 6477 . — P. 199–207 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/369199a0 . Archiválva : 2020. október 16.
  6. ↑ 1 2 Xin Gao, Huibiao Liu, Dan Wang, Jin Zhang. Graphdiyne: szintézis, tulajdonságok és alkalmazások  (angol)  // Chemical Society Reviews. — 2019-02-04. — Vol. 48 , iss. 3 . — P. 908–936 . — ISSN 1460-4744 . - doi : 10.1039/C8CS00773J . Archiválva : 2019. május 30.
  7. ↑ Viktor Viktorovics Mavrinszkij, Tatyana Evgenievna Belenkova, Vlagyimir Mihajlovics Csernov, Jevgenyij Anatoljevics Belenkov. A dekantáló rétegek polimorf fajtáinak szerkezete  // A Cseljabinszki Állami Egyetem közleménye. - 2013. - Kiadás. 25 (316) . — ISSN 1994-2796 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 29.
  8. ↑ 1 2 Jinlian Lu, Yanhua Guo, Yun Zhang, Yingru Tang, Juexian Cao. Összehasonlító tanulmány a hidrogén tárolására fémmel díszített grafin nanocsövekben és grafin monorétegekben  //  Journal of Solid State Chemistry. — 2015-11. — Vol. 231 . — P. 53–57 . - doi : 10.1016/j.jssc.2015.08.004 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 29.
  9. ↑ Michael M. Haley, Stephen C. Brand, Joshua J. Pak. Carbon Networks Based on Dehydrobenzoannulenes: Synthesis of Graphdiyne Substructures  (angol)  // Angewandte Chemie International Edition angolul. - 1997-05-02. — 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. A graphicsne mechanikai tulajdonságai  // Carbon. — 2011-11-01. - T. 49 , sz. 13 . — S. 4111–4121 . — ISSN 0008-6223 . - doi : 10.1016/j.carbon.2011.05.024 .
  11. ↑ K. Srinivasu, Swapan K. Ghosh. Graphyne és Graphdiyne: Ígéretes anyagok nanoelektronikai és energiatárolási alkalmazásokhoz  // The Journal of Physical Chemistry C. - 2012-03-08. - T. 116 , sz. 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  (angol)  // Fizikai Szemle 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: Hexagonal network of carbon sokoldalú Dirac-kúpokkal  (angol)  // Fizikai Szemle B. - 2012-09-21. — Vol. 86 , iss. 11 . — P. 115435 . — ISSN 1550-235X 1098-0121, 1550-235X . - doi : 10.1103/PhysRevB.86.115435 .