categorieën: Aanbevolen artikelen » Interessante feiten
Aantal keer bekeken: 13713
Reacties op het artikel: 2
Onverwachte eigenschappen van bekende koolstof
Fundamentele wetenschap heeft de afgelopen jaren ingenieurs zelden verwend met ontdekkingen die geschikt zijn voor industriële implementatie. Maar de laatste twee decennia zijn een aangename uitzondering geworden. Twee Nobelprijzen en een derde ontdekking, nog niet gewaardeerd door het Nobelcomité, creëerden vooruitzichten voor ingenieurs en technologen om vele decennia te werken. En ze worden allemaal geassocieerd met één element - koolstof.
Waarom zijn deze ontdekkingen zo belangrijk en wat voor nieuw kan zo'n bekend chemisch element ons geven? Alles wat we weten over koolstof maakt het het meest interessante en belangrijkste element van het periodiek systeem. Om te beginnen is het leven zelf op koolstofbasis ontstaan. Het vermogen van koolstofatomen om te combineren in complexe structuren heeft de natuur in staat gesteld eiwitorganismen te creëren en de geest in mensen te ademen. Alle organische chemie, met zijn overvloed aan nieuwe, kunstmatige materialen, is gebaseerd op complexe koolstofverbindingen met andere elementen.
Maar atomaire koolstof is niet minder verrassend dan zijn verbindingen. Dit is het enige element dat tot nu toe 8 allotrope (verschillende) modificaties heeft. Het woord "doei" is heel toepasselijk, omdat koolstof kan in de toekomst voor meer verrassingen zorgen. Slechts enkele decennia geleden wisten we slechts twee koolstofaanpassingen: grafiet en diamant.
We hadden en hebben te maken met grafiet, tekenen met een potlood op papier. Een diamant is een opwindende schittering van diamanten en een symbool van rijkdom. Toegegeven, de ontwikkeling van technologie heeft geleid tot de erkenning van een andere eigenschap van diamant - de onovertroffen hardheid. En nu, ondanks de complexiteit van de processen, worden kunstmatige diamanten gesynthetiseerd en veel gebruikt in de technologie. Boren in hard gesteente, stenen doorslijpschijven, slijppasta's - u kunt een lange lijst maken van het gebruik van deze koolstofmodificatie.
Maar tussen een zeer harde toestand en een zeer zachte toestand ligt een afgrond. Het was verrassend dat zo'n belangrijk element waarop alle moderne chemie is gebaseerd slechts twee van dergelijke tegenstrijdige toestanden heeft.
En ten slotte werd in de vorige eeuw, aan het begin van de jaren 60, de derde wijziging van koolstof ontdekt - karabijn. Dit is een keten van onderling verbonden koolstofatomen. De ontdekking werd gedaan door chemici en kreeg niet veel resonantie, omdat het geen praktische toepassing vond.
En hier is de volgende vorm van koolstof - fullerenen heeft veel meer belangstelling gewekt. Koolstofatomen geassembleerd tot een bolvormig molecuul maakten de weg vrij voor het creëren van volledig nieuwe materialen en verbindingen. Om te openen fullereen koolstof modificatie een groep wetenschappers ontving in 1996 de Nobelprijs
Reeds worden fullerenen in de farmaceutische industrie gebruikt om geneesmiddelen tegen kanker te maken, in radio-elektronica en in de auto-industrie als additieven voor motoroliën. De lijst met applicaties is opmerkelijk breed, maar de vooruitzichten voor toekomstig gebruik zijn nog breder.
Verdere ontdekkingen met betrekking tot koolstof vielen als een hoorn des overvloeds. Lonsdaleit, gevonden in meteorieten en vervolgens kunstmatig gesynthetiseerd, koolstof nanobuisjes, grafeen.
We hadden geen tijd om een allotrope vorm te beheersen, want er werden er onverwacht nog twee toegevoegd. En deze vormen van koolstof zullen het de komende jaren mogelijk maken om zowel de communicatiestructuur van de mensheid als het menselijk leven zelf radicaal te veranderen (lees meer over de vooruitzichten voor het gebruik van grafeen en koolstofnanobuisjes in het artikel over grafeenelektronica).
Dankzij het gebruik van nieuwe koolstofeigenschappen zijn er onbeperkte mogelijkheden voor het maken van kwantumcomputers, informatietransmissielijnen met een snelheid van meer dan 100 Gbit / s, sensoren die signalen van een levende cel lezen, en nog veel meer,waar sciencefictionschrijvers niet over hebben gedroomd.
En het duurde niet lang om te wachten: de vooruitzichten voor het commerciële gebruik van ontdekkingen zijn zo groot dat tientallen bedrijven al productmonsters demonstreren die koolstofnanobuizen en grafeen bevatten.
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: