BRATISLAVA. Uhlík je na Zemi všade. Skladá sa z neho život a do tela sa ľudom dostáva pri každom vdýchnutí. Z takmer čistého uhlíka sa skladajú banálne predmety ako tuha v ceruzke, ale aj mimoriadne vzácne diamanty.
Nudný grafit od extrémne tvrdého diamantu odlišuje len vnútorná štruktúra – teda to, ako sú jednotlivé atómy uhlíka zoradené a poprepájané.
Vedci sa v posledných desaťročiach naučili uhlík skladať do najrôznejších foriem a ukázalo sa, že správne zoradené atómy uhlíka dokážu vytvoriť materiály s mimoriadnymi vlastnosťami.
Vznikli tak nanotrubice či superpevný materiál grafén, ktorého objav odmenili v roku 2010 Nobelovou cenou.
Zatiaľ len na papieri
Karbín
Reťazec uhlíkových atómov prepojených striedavou jednoduchou a trojitou väzbou, zriedkavejšie dvojitou väzbou.
Je dvojnásobne pevnejší ako doteraz grafén či nanotrubive, problém je, že sa ťažko získava.
Vedci z Riceovej univerzity v USA teraz ukázali, že uhlík skrýva materiál ešte pevnejší ako diamanty či grafén.
Vo vedeckom časopise ACS Nano zverejnili štúdiu, v ktorej teoreticky vypočítali vlastnosti karbínu – štruktúry jednotlivých uhlíkových atómov prepájaných striedavo jednoduchou a trojitou väzbou, prípadne dvojitou väzbou.
Karbín je podľa výpočtov v ťahu dvojnásobne pevnejší ako v súčasnosti najpevnejšie uhlíkové nanotrubice či grafén. Má tiež rádovo vyššiu tuhosť ako všetky doteraz známe formy uhlíka.
Existenciu karbínu vedci predpokladajú už od 60. rokov minulého storočia a mikroskopické množstvo materiálu sa už podarilo v laboratóriu vytvoriť. Nebolo to však dosť na podrobné testovanie jeho vlastností.
Skupina vedcov okolo fyzika Borisa Yakobsona preto vlastnosti karbínu vypočítala na základe matematického modelu.
„Môžete sa naň pozerať ako na stuhu grafénu orezanú na jeden atóm alebo ako na najtenšiu možnú nanotrubicu,“ povedal Yakobson pre portál Science Daily.
Chýba veľkovýroba
Na rozdiel od grafénu, ktorý sa vedcom darí vyrábať v čoraz väčších množstvách, je karbín v súčasnosti zaujímavý skôr z teoretického hľadiska. Vedcom sa síce malé množstvo materiálu podarilo čiastočne stabilizovať aj pri izbovej teplote, no vyrobiť zmysluplné množstvo karbínu zatiaľ nevedia. Časť vedeckej obce podľa BBC pochybuje, či bude masová výroba karbínu vôbec niekedy možná.
V praxi by sa materiál dal využiť pri konštrukcii nanomechanizmov či ako súčasť systémov na úschovu energie. Veľký význam však má aj teoretické skúmanie materiálu.
„Bez ohľadu na možné využitie je z akademického hľadiska veľmi vzrušujúce poznať najpevnejšie možné zoskupenie atómov,“ dodal Yakobson. Jeho tím teraz uvažuje nad tým, že podobné štruktúry skúsi teoreticky vytvoriť aj z ostatných základných prvkov.
