Viete, čo je karbyn?
Je známe, že najtvrdší prírodný materál na svete je diamant. Konkurentom v tvrdosti mu chcú byť "umelí súrodenci" - nanotrubičky, grafen, fullereny a karbyn, ktorí sú tiež tvorení atómami uhlíka. V tvrdosti ho dokonca prekonali. Svoje uplatnenie nachádzajú predovšetkým v rôznych oblastiach priemyslu.
Uhlík je najrozšírenejším prvkom v prírode a má výnimočné postavenie vo svete vďaka unikátnemu usporiadaniu elektrónov v obaloch atómu. Môže tak tvoriť nekonečné množstvo zlúčenín s niekoľkými ďalšími prvkami.
Ďalšou zvláštnosťou a výnimočnosťou usporiadania elektrónov uhlíka je to, že sa jeho atómy môžu vzájomne viazať do nezvyklo veľkého množstva rôznych mriežok, čím vznikajú formy (allotropy) s veľmi odlišnými vlastnosťami. Príkladom nám môže byťgrafit ( tuha), s ktorým máme skúsenosti napríklad v podobe ceruzky.
Aj diamant je tvorený jediným prvkom - uhlíkom, avšak kryštalizuje v kubickej sústave, pričom jeho kryštalická mriežka sa vyznačuje veľmi silnými a krátkymi medziatomárnymi väzbami. To spôsobuje jeho vysokú tvrdosť v porovnaní s ostatnými minerálmi. Diamant sa nachádza na samom vrchole desaťstupňovej stupnice tvrdosti minerálov. Túto stupnicu tvrdosti minerálov vytvoril Friedrich Mohs. Na 1. stupni Mohsovej stupnice tvrdosti minerálov sa nachádza mastenec a na 9. stupni sú korundy (varianty korundu - rubín, zafír...), ktoré sú 140-krát tvrdšie ako mastenec. Výnimočná tvrdosť diamantu je zrejmá aj z toho, že je 140-krát tvrdší ako 9. korundy.
Existuje ešte niečo tvrdšie ako diamant?
S rozvojom poznania v oblasti atómovej fyziky a chémie začali byť vedci schopní najprv vypočítať a nakoniec aj zostrojiť také usporiadanie uhlíkových atómov, ktoré sa v prírode samovoľne nevyskytujú. Vynikajú rekordnou tepelnou a elektrickou vodivosťou i veľkou tvrdosťou, ktorá prekonáva dokonca i diamant.
Nová forma usporiadania uhlíkových atómov dostala meno karbyn. Vytvoril ju tím vedcov Riceovej univerzity na čele s Borisom Yakonsonom. Zatiaľ však existuje v podstate iba na papieri. V laboratóriu bolo vytvorené iba veľmi malé množstvo. Ide o trubičku alebo povrázok, v ktorom sú jednotlivé uhlíkové atómy previazané dvojitými alebo striedavo jednoduchými a trojitými väzbami. Výsledkom by mali byť vlastnosti, ktoré berú dych.
Vlastnosti karbynu sú zatiaľ známe iba z matematických výpočtov. Podľa nich by mal mať karbyn najväčšiu silu v ťahu zo všetkých existujúcich materiálov. V tejto vlastnosti by mal grafen prekonať dvojnásobne. Uhlíkové nanotrubičky majú až trikrát väčšiu ťahovú silu ako diamant.
Napriek neustálemu pokroku vedcov v hľadaní a vytváraní nových foriem, ktoré môžu nahradiť diamant s jeho výnimočnými vlastnostťami, prírodný diamant stále ostáva neprekonateľným minerálom, ktorý nachádza uplatnenie nielen v priemysle, ale vďaka svojim optickým vlastnostiam dokáže po vybrúsení a vsadení do šperku potešiť oči i srdcia žien i mužov. Dokonca i u mužov vie vyvolať emócie, predovšetkým ako investičný diamant.
Zdroj: Podľa článku Michala Andrleho preložila a spracovala D. Skácelová, V.Pagel-Theisen: Diamanty