Propriedades inesperadas do carbono familiar

A ciência fundamental nos últimos anos raramente estragou os engenheiros com descobertas adequadas para implementação industrial. Mas as últimas duas décadas se tornaram uma exceção agradável. Dois prêmios Nobel e uma terceira descoberta, ainda não avaliada pelo Comitê Nobel, criaram perspectivas de engenheiros e tecnólogos trabalharem por muitas décadas. E todos eles estão associados a um elemento - carbono.

Por que essas descobertas são tão importantes e que novos elementos químicos tão familiares podem nos dar? Tudo o que sabemos sobre o carbono o torna o elemento mais interessante e importante da tabela periódica. Para começar, a própria vida surgiu em uma base de carbono. A capacidade dos átomos de carbono de se combinar em estruturas complexas permitiu à natureza criar organismos protéicos e respirar a mente para os seres humanos. Toda a química orgânica, com sua abundância de novos materiais artificiais, é baseada em compostos complexos de carbono com outros elementos.

Mas o carbono atômico não é menos surpreendente que seus compostos. Este é o único elemento que tem até agora 8 modificações alotrópicas (diversas). A palavra "tchau" é bastante apropriada, porque o carbono pode trazer mais surpresas no futuro. Apenas algumas décadas atrás, sabíamos apenas duas modificações de carbono: grafite e diamante.

Tivemos e temos que lidar com grafite, desenhando com um lápis no papel. Um diamante é um brilho emocionante de diamantes e um símbolo de riqueza. É verdade que o desenvolvimento da tecnologia levou ao reconhecimento de outra propriedade do diamante - sua dureza insuperável. E agora, apesar da complexidade dos processos, diamantes artificiais são sintetizados e amplamente utilizados em tecnologia. Perfuração de rocha dura, discos de corte de pedra, pastas de moagem - você pode listar por muito tempo os usos dessa modificação de carbono.

Mas entre um estado muito difícil e um estado muito suave existe um abismo. Foi surpreendente que um elemento tão importante no qual toda a química moderna se baseie tenha apenas dois estados antagônicos.

E finalmente, no século passado, no início dos anos 60, a terceira modificação do carbono foi descoberta - carbin. Esta é uma cadeia de átomos de carbono interconectados. A descoberta foi feita por químicos e não recebeu muita ressonância, pois não encontrou aplicação prática.

E aqui está a próxima forma de carbono - fulerenos despertou um interesse muito maior. Os átomos de carbono reunidos em uma molécula esférica abriram o caminho para a criação de materiais e compostos completamente novos. Para abertura modificação de carbono fulereno um grupo de cientistas em 1996 concedeu o Prêmio Nobel

Os fulerenos já são usados ​​na indústria farmacêutica para criar drogas anticâncer, na rádio eletrônica e na indústria automotiva como aditivos para os óleos de motor. A lista de aplicativos é notavelmente ampla, mas as perspectivas de uso futuro são ainda mais amplas.

Outras descobertas relacionadas ao carbono caíram como uma cornucópia. Lonsdaleit, encontrado em meteoritos e subsequentemente sintetizado artificialmente, nanotubos de carbono, grafeno.

Não tivemos tempo de dominar uma forma alotrópica, pois mais duas foram adicionadas inesperadamente. E essas formas de carbono permitirão nos próximos anos mudar radicalmente a estrutura de comunicação da humanidade e da própria vida humana (leia mais sobre as perspectivas de uso de grafeno e nanotubos de carbono no artigo sobre eletrônica de grafeno).

Graças ao uso de novas propriedades do carbono, existem possibilidades ilimitadas para a criação de computadores quânticos, linhas de transmissão de informações com velocidade superior a 100 Gbit / s, sensores que lêem sinais de uma célula viva e muito mais,com o que os escritores de ficção científica não sonhavam.

E não demorou muito para esperar: as perspectivas para o uso comercial de descobertas são tão grandes que dezenas de empresas já estão demonstrando amostras de produtos que incluem nanotubos de carbono e grafenos.