赖斯的最新研究表明，碳烯（本质上是由双原子或单原子和三原子交替结合在一起的碳原子链）将成为世界上最坚固的材料（拉伸强度）。大学已经找到。
据研究人员称，除了卡宾碳粉具有令人难以置信的强度（是石墨烯的两倍）外，该材料还具有广泛的“显着”和有用的品质-特别是制成纳米棒和纳米绳时。
赖斯大学的研究人员从第一性原理的计算中确定，卡宾炔将是迄今为止发现的最强的物质。碳原子链很难制造，但其强度是二维石墨烯片的两倍。瓦西里·阿秋霍夫/莱斯大学
卡宾实际上已经存在了一段时间-近似于1960年在苏联首次合成。但是，直到进行这项研究之前，对它的了解还很少，不过从那时起，就已经在星际尘埃和压缩石墨中发现了它。
因此，为解决这一知识匮乏的问题，莱斯大学的理论物理学家鲍里斯·雅各布森（Boris Yakobson）与其研究小组一起，着手用第一原理规则的计算机模型来确定材料的“肖像”，从而确定原子的能量相互作用。
以下是一些主要发现：
卡宾的拉伸强度（承受拉伸的能力）超过“任何其他已知材料的拉伸强度”，是石墨烯的两倍。（从某些角度来看，大象需要站在铅笔上才能突破单层石墨烯）。它的抗张刚度是石墨烯和碳纳米管的两倍，几乎是金刚石的三倍。如果在末端配备了分子手柄，也可以将其扭曲以改变其带隙。端到端旋转90度后，它变成了一个磁性半导体。碳烯链可以带有侧链分子，这可能使链适合储能。该材料在室温下稳定，在很大程度上抵抗了与附近链的交联。
根据莱斯大学的最新计算，碳纳米管的碳纳米管或纳米棒如果能够制造，将比石墨烯甚至钻石强。理论物理学家鲍里斯·雅各布森（Boris Yakobson）表示，这种材料可能会在电子产品和储能方面找到用途。瓦西里·阿秋霍夫/莱斯大学
Yakobson解释说，这是一系列令人印象深刻且有趣的特征。“您可以将它看作是最终的石墨烯薄带，还原为仅一个原子，或者最终是纳米管。对于纳米机械系统，自旋电子器件，传感器，机械应用或能量存储的强而轻的材料，它可能是有用的。”
有趣的是，对于稳定的碳，卡宾碳可能是最高的能量态：人们通常会寻找所谓的“基态”，即原子的最低能量构型。对于碳，那就是石墨，然后是金刚石，然后是纳米管，然后是富勒烯。但是没有人问到最高的能源配置。我们认为可能就是这样，以最高的能量实现稳定的结构。
令研究人员感到意外的是，卡宾的带隙对扭曲非常敏感。但是，正如Artyukhov所指出的，这是一个令人欢迎的惊喜：“如果您能找到一种方法将其连接到会扭曲的物体上，则它将用作扭转或磁场的传感器。具体来说，我们没有寻找这个；它作为副产品出现。”
另一个重要发现是“能量屏障使相邻碳炔链上的原子不会相互塌陷”的发现。Artyukhov解释：“当您谈论理论材料时，您始终需要注意看它是否会自行反应。从未真正对卡宾进行过调查。”
先前的研究表明，碳炔不稳定，会很快转变成石墨和/或烟灰。不过，这显然不是事实，而是“单独的弦上的碳原子可能会克服一个位置上的障碍，但是杆的刚度会阻止它们在另一个位置（至少在室温下）聚在一起。”
“它们看起来像蝴蝶的翅膀，” Artyukhov解释道。雅各布森继续说：“捆绑包可能会相互粘在一起，但不会完全塌陷。这可能会形成高度多孔的，随机的网状物，可能会有利于吸附。”
研究人员计划继续研究这种材料-特别是希望对它的导电性有更深入的了解-但他们也希望开始对除碳以外的一维元素进行调查。雅各布森说：“我们已经讨论过要通过元素周期表中的不同元素，看看其中一些元素是否可以构成一维链。”
这项研究得到了空军科学研究所和韦尔奇基金会的资助。由莱斯大学的肯·肯尼迪信息技术研究所管理的由美国国家科学基金会支持的DaVinCI超级计算机对研究进行了计算。
新发现刚刚在美国化学学会期刊ACS Nano上发表的一篇论文中进行了详细介绍。
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