碳炔

碳炔是碳原子聚集在一起形成的链，这些碳原子通过双键或者交替的单键和三键连接在一起。碳炔已被证明比钢强200多倍，是石墨烯抗拉强度的2倍，碳炔被认为是世界上最强韧的材料，强度超过钻石40倍。

1、历史研究

碳炔

奥地利科学家在最新一期《自然·材料学》杂志上撰文指出，他们在实验室大量合成出有史以来最长的稳定线性碳链，其由6000多个碳原子组成，或有助最终批量制造出目前已知的最硬的物质——碳炔。

1885年，德国有机化学家阿道夫·冯-贝耶尔首次提出碳炔的概念，他将其描述为一种无限长的碳碳单键和三键交替而成的碳链。但他也警告称，由于其极不稳定，因此很难制造出来。

此前，美国科学家经过理论计算指出，碳炔这种碳原子一维线性带状物的强度应该比任何已知的材料更硬更坚固，拥有巨大的抗张强度和硬度，硬度是钻石的40倍、石墨烯的两倍，因此，可用于制备超坚固的设备。另外，它还拥有仅被拉伸3%就能从导体转变成绝缘体的独特属性，因而备受电子设备领域青睐。

尽管科学家们可采用某些方法让碳链保持稳定，但此前只能制造出最多拥有100个碳原子的不稳定碳链。而现在，维也纳大学的托马斯·皮赫莱尔团队通过新方法大批量制造出稳定的碳长链，有些长链拥有6000多个碳原子，被认为是有史以来最接近碳炔的“产品”。

在最新研究中，科学家们将两层石墨烯卷成团，制造出了一个双壁的碳纳米管，并在石墨烯薄片的缝隙内合成出这种碳长链，缝隙能保护这种材料并让其保持稳定。该研究第一作者石磊（音译）表示：“最新研究朝我们最终真正认识碳炔迈出了关键一步。”

尽管这次制造出的碳炔长链比以前长，但肉眼仍然看不见，研究人员通过透射电子显微镜、X射线衍射仪、近场共振拉曼光谱法证实了这一碳链的存在。结果表明，这种碳链在实验环境下非常稳定，其电学性能取决于碳链的长度。而且，由于碳炔的力学和电学属性与众不同，未来或有助科学家们制备出新型纳米电子和光机设备。

科学家们表示，新发现是碳炔批量生产的关键步骤，但在具体应用之前，还需更进一步的研究。

2、可批量生产

北京时间2016年4月21日消息，据英国《每日邮报》报道，在问世50多年之后，终于有研究团队找到了批量生产碳炔(carbyne)的方法。碳炔相当于碳的一维形式——由碳原子聚集在一起形成的链，被认为是世界上最强韧的材料，强度超过钻石40倍。

在新的方法中，研究人员采用双层壁碳纳米管来生成稳定的碳链，其长度也创下新的记录。1885年，德国化学家阿道夫·冯·拜尔(AdolfvonBaeyer)首次提出了碳炔的概念，他描述了线性炔碳——或者说无限长度的碳链——的存在，并将其称为“carbyne”。不过，他同时指出该材料会非常难以获得，因为它极其不稳定。

在托马斯·皮希勒(ThomasPichler)的领导下，来自维也纳大学的研究团队开发出了一种新方法，能批量生产出由超过6400个碳原子组成的碳链。在此之前，一条碳链的长度记录只有约100个碳原子。

为了达到这一新的长度，研究者制造了双层壁纳米管，由两层石墨烯环绕组成。这些纳米管提供了稳定的环境，使超长碳链得以生成，长度比此前碳链长50倍以上。论文第一作者石磊说：“密闭条件下超长线性碳链——比目前已知的最长碳链提高了两个数量级——的直接实验证据，是最终揭开真正一维的碳同素异形物奥秘的一大跨越。”

碳炔比钻石的强度高40倍，是石墨烯强度的两倍，比其他所有碳材料都要强韧。研究者称，这样一种材料在未来超高强度设备的发展中将有很重要的用途。

“这项工作还提供了一个很好的例子，为了揭开并控制低维度碳基材料的电学和机械特性，在实验和理论之间可以进行非常高效和成果丰富的合作，”研究者安杰尔·卢比奥(AngelRubio)说，“该方法将合成出迄今为止最长的碳链，并对其进行定性。对于涉及密闭几何体内的电子相关和量子力学相转变等试验性研究，这些发现提供了试验的基础。”

为了证实碳链的存在，研究者采用了不同的光谱学和X射线散射技术。他们发现，碳链不仅在这些条件下可以稳定存在，而且其电学特性取决于碳链的长度。“此外，碳炔的机械和电学特性是非常特别的，”卢比奥说，“意味着纳米电子以及光机械设备设计时可以有大量的新的可能性。”