A carbina, cadeia unidimensional de átomos de carbono, é incrivelmente poderosa para ser tão fina que cria um potencial interessante de uso na eletrônica da próxima geração, mas sua extrema instabilidade torna quase impossível produzi-lo é quase impossível de produzir, permite produzir adequadamente em estudo avançado sozinho. Agora, uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo a Penn State, pode ter uma solução.
A equipe de pesquisa envolve o carbino em nanotubos de carbono com uma única parede, a estrutura em forma de tubo é completamente feita de carbono que é milhares de vezes mais fino que o cabelo humano. A carbina realizada a baixas temperaturas torna o carbin mais estável e mais fácil de produzir, o que potencialmente leva a novos progressos na ciência e tecnologia de materiais, dizem os pesquisadores. Eles chamaram as “notícias comprometidas” desse desenvolvimento, pois os cientistas lutaram há décadas para criar uma forma estável de carbina para investigações profundas.
“A história da invenção de Carbin é como uma história de detetive”, Slava V., professor de ciência e mecânica de engenharia. Rotkin e os co-autores da pesquisa publicada disseram Nano AC. “Foi teoricamente previsto, mas por muitos anos não conseguiu sintetizá -lo porque as correntes formariam uma curva ou vínculo involuntário”.
Essa instabilidade é difícil de estudar e a imaginação do uso de aplicações do mundo prático também torna ainda mais difícil. No entanto, como o grafeno, alguns eletrônicos já aplicados a ingredientes de carbono dimensional fino nuclear, a energia extrema da carbina e os recursos eletrônicos estão convencendo pesquisadores com pesquisadores com a possibilidade de revolucionar a eletrônica, disse Rotkin. A tensão com a carbina é ainda maior, embora tenha uma instalação construída em graphin.
“Como o grafeno, a carbina permite que os elétrons se movam muito rapidamente”, disse Rotkin. “No entanto, há algo chamado ‘lacuna semicondutores’ no carbino que o torna útil para a criação de um transistor, o pequeno interruptor que a eletrônica de potência. Graffin, por outro lado, não possui essa lacuna, por isso não pode ser usada da mesma maneira”.
Uma lacuna de semicondutores é um pequeno intervalo de energia que permite que qualquer material atue como um interruptor para correntes elétricas. Graffin, em sua forma autêntica, não pode ser transistores em si porque os elétrons sempre podem fluir através dela porque não possui essa lacuna. O graffine pode ser feito engenheiro para manter as lacunas através de várias adições e manipulações, mas o carbin é naturalmente lacuna. Isso significa que, no futuro, os eletrônicos baseados em carbina podem oferecer performances mais facilmente e qualificadas do que a tecnologia de silicone de hoje.
Além das possíveis soluções para o problema da instabilidade, os pesquisadores podem resolver outro bloqueio para atender ao seu grande potencial como resultado do novo método de síntese dos pesquisadores. Um dos maiores desafios da pesquisa de carbin é produzir uma quantidade significativa dela. No passado, apenas pequenas quantidades de carabina podem ser feitas em situações extremas, como altas temperaturas, pressão aguda ou ambiente quimicamente reacionário. Esses são os fatores que dificultam os cientistas a explorar completamente suas propriedades. No entanto, o novo método de síntese altera -o.
O que é esse novo método é o quão fácil e mais eficaz é comparar com as técnicas antigas, dizem os pesquisadores. Primeiro, a equipe usou um uso anterior especial, que atua como um acionador de partida gentil, que é chamado de Colet de Amônio para aumentar a carbina a temperaturas muito mais baixas. Em segundo lugar, eles usaram nanotubs de carbono de parede única como um tipo de concha de proteção ao redor da carbina, que funciona muito melhor do que os tubos densos e de várias camadas usados no passado. Esta concha ajuda a manter o carboneto quebradiço estável. Finalmente, o novo método produz muito mais carboneto do que nunca, o que significa que os cientistas agora podem estudá-lo mais detalhes e descobrir como ele pode ser usado em aplicativos do mundo real.
“O principal progresso dessa estratégia é o seu curto gasto e alto rendimento”, disse Ratokin. “Ele abre a porta para um amplo estudo em ciência básica e se move em direção a aplicações reais”.
Os pesquisadores também encontraram uma maneira de preservar suas características únicas, envolvendo carbina dentro do nanotubo de carbono. Os nanotubs atuam como uma concha protetora, impedindo que o carbin se decomponha e ainda permite que os cientistas o estudem quase autênticos.
“É importante ressaltar que os nanotubos de parede única não perturbam muito a corrente de carbina”, mencionou Ratokin. “Existe apenas uma interação gentil de van der Wells – energia fraca que permite que o carbino esteja no lugar sem se unir às paredes de nanote”.
As aplicações do mundo real ainda estão nos estágios iniciais, a possibilidade de carbina é enorme, disse Rotokin. Como é uma tempestade de visualização, seus recursos se estendem além da física clássica, o que significa que ele pode ter aplicativos na próxima geração de computação e nano tecnologia.
“Esse elemento nacional tem um comportamento complexo, quando eles estão em suas condições normais e quando estão empolgados”, disse Rotkin. “Isso significa que estamos trabalhando com materiais quânticos, o que pode levar a uma nova tecnologia”.
A equipe de pesquisa também descobriu um inesperado durante o estudo. Eles descobriram que um solvente comum – frio, um sal do carvão que costumava dissolver compostos orgânicos no corpo humano – pode converter a cadeia de carbina sem etapas complicadas adicionais.
“Foi uma surpresa completamente que um solvente comum como se o chóte pudesse converter a corrente de carbina na corrente sem mais problemas”, disse Rotkin. “Isso mostrou que os materiais familiares poderiam assumir um novo papel na química avançada”.
Embora muitas perguntas sobre o carbino permaneçam não pagas, Ratokin disse que acredita que este é um passo importante. Os pesquisadores agora podem explorar mais profundamente, com uma maneira estável de produzir uma quantidade maior de carbina.
“No passado, a quantidade de elementos disponíveis para o estudo mal era suficiente para garantir a existência de um ou dois grupos”, disse Rotkin. “Agora, temos a oportunidade de entender seus recursos e aplicativos”.
Rotkin, Bo-Wen Jang, Shi-Yang Qi, Kingmee Hu, Ikamama Kohata, Shhei Chiashi, Kaigo Oatsuka e Shigio Maruyama da Universidade de Tóquio; Yochang MA, Yongjia Zheng e Rang Ggging University; Aina Fit-Parsera, Dimitri Eye Levshov, Sophie Camber e Wim Wensiliers na Universidade de Antwarp; Ya Feng da Universidade Dalian; Utaca Matsu da Universidade de Nagoa; E Yuuang Wang e Chiu Jang, da Universidade de Maryland, também contribuíram para este estudo. Maruama liderou a equipe de pesquisa e era um autor preocupado do artigo.
O Departamento de Energia dos EUA e a Sociedade Japonesa apóiam este estudo para promoção da ciência.