Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Руденіт (англ. Rudenite, рос. Руденит) — надщільна алотропна форма вуглецю з двошаровою алмазоподібною структурою.
Історія
Новий надщільний двошаровий алмазоподібний вуглецевий алотроп вперше був представлений українськими та російськими вченими на конференції по карбону (, РФ) в 2015 році. Існування цього унікального матеріалу в 2018 році було підтверджене незалежною групою американських, французьких та італійських вчених. Після ретельного вивчення властивостей та структури цього вуглецевого алотропу було запропоновано надати йому назву руденіт на честь професора А. Д. Рудя.
Опис
Вуглець має алотропи, різні структурні модифікації одного хімічного елемента. Алотропи мають різні фізичні та хімічні властивості. Одним з алотропів вуглецю є руденіт. Руденіт, надщільна вуглецева плівка товщиною 100 пікометрів яку утворюють дві алмазоподібні площини гексагональної структури.
На фото a наведено пряме пікоскопічне зображення руденіту, вид з боку, отримане шляхом денситометрії електронної хмарки з роздільною здатністю 10 пікометрів. Внутрішні (не валентні) вкладені одна в одну електронні орбіталі з великою густиною електронних хмарок — це кулі білого кольору. Кожен з чотирьох валентних електронів створює ковалентні сигма-зв'язки sp³-гібридізації, як у структурі алмазу: три — в площині (зелений колір) та один — між площинами (блакитний колір). Відповідно до масштабної лінійки, відстань між площинами складає 100 пікометрів. Простір між двошаровими структурами має чорний колір через нульову густину електронної хмарки.
Для порівняння на фото b наведено зображення шарів кристалічного графіту, вид з боку. Атоми вуглецю мають рожевий колір, що відповідає великій густини електронної хмарки в центрі атома. Сусідні атоми вуглецю в площині шару пов'язують сигма-зв'язки, що утворені в результаті перекриття sp2-орбіталей, на зображенні мають зелений колір. Відповідно до масштабної лінійки, атоми в площині розташовані на відстані біля 140 пікометрів. Відстань між шарами складає 340 пікометрів. Простір між шарами в основному має чорний колір, — електронна хмара відсутня. Але від кожного атома вуглецю, в той чи інший бік, тягнеться пелюсток слабкого пі-зв'язку, який пов'язує один шар з іншим. На фото ясно видно, що, на відміну від руденіту, в графіті міжшарові зв'язки не є гібридними, бо вони тягнуться від одного атома, але до іншого не доходять. Руденіт, надщільна плівка з двох шарів плоского гексагонального графену.
Модель та характеристики
Кристалічна структура руденіту, молекулярного кристала молекул С-С, наведена на малюнку. На малюнку a наведена просторова кульково-сірникова 3D модель руденіту, вид згори. Два паралельних шара гексагональної структури розташовані на відстані 100 пм. Кожен атом вуглецю створює чотири сильні ковалентні сигма-зв'язки sp³-гібридізації, як у структурі алмазу: три — в площині та один — між площинами.
Через надзвичайно малу відстань між молекулами С-С руденіт має щільність у 1,3 рази більшу за алмаз. Для прикладу, найкоротша відстань між двома сусідніми атомами вуглецю в алмазі складає 154 пм, в графіті — 140 пм. Безкоштовна хімічна база даних ChemSpider, від Королівського хімічного товариства, містить відомості про понад 40 мільйонів хімічних сполук, їх властивості та пов'язану з ними інформацію. Унікальність руденіту полягає в тому, що жодна з відомих хімічних сполук не має такої маленької відстані між атомами. Через це руденіт є надщільним (superdense) та надтвердим (ultrahard) матеріалом у світі.
Потенційне застосування
Руденіт можна використовувати для екранів захисту від випромінювання і для батарей великої ємності. Розрахунки показують, що конденсатор з руденіту розміром 1 кубічний сантиметр буде мати ємність 8 000 фарад. Він може нести заряд 100 кВт·год що досить, щоб автомобіль Tesla проїхав 500 км.[]
Примітки
- Rud, A.D.; Kornienko, N.E.; Kiryan, I.M.; Kirichenko, A.N.; Kucherov, O.P. (2016). Local-allotropic structures of carbon (PDF). Thesis "Carbon: the fundamental problems of science, materials science, technology". Troitsk. (англ.)
- Gao, Yang; Tengfei, Hi; Cellini, Filippo; Berger, Claire; de Heer, Walter A .; Tosatti, Erio; Riedo, Elisa; Bongiorno, Angelo (2018). Ultrahard carbon film from epitaxial two-layer grapheme. Nature Nanotechnology (13): 133–138. doi:10.1038/s41565-017-0023-9.
- Kucherov, O. P.; Rud, A. D. (2018). Direct visualization of individual molecules in molecular crystals by electron cloud densitometry. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 674 (1): 40—47. doi:10.1080/15421406.2019.1578510.
- Кучеров, А.П.; Лавровский, С.Е. (2018). (PDF). Інформаційні технології та спеціальна безпека (№ 4): 12—41. Архів оригіналу (PDF) за 16 квітня 2021. Процитовано 20 квітня 2021.(рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Rudenit angl Rudenite ros Rudenit nadshilna alotropna forma vuglecyu z dvosharovoyu almazopodibnoyu strukturoyu IstoriyaNovij nadshilnij dvosharovij almazopodibnij vuglecevij alotrop vpershe buv predstavlenij ukrayinskimi ta rosijskimi vchenimi na konferenciyi po karbonu RF v 2015 roci Isnuvannya cogo unikalnogo materialu v 2018 roci bulo pidtverdzhene nezalezhnoyu grupoyu amerikanskih francuzkih ta italijskih vchenih Pislya retelnogo vivchennya vlastivostej ta strukturi cogo vuglecevogo alotropu bulo zaproponovano nadati jomu nazvu rudenit na chest profesora A D Rudya OpisFoto elektronnih hmarok a rudenit nadshilna alotropna forma vuglecyu z dvosharovoyu almazopodibnoyu strukturoyu shari na vidstani 100 pm b grafit shari na vidstani 340 pm V odnomu masshtabi Pravoruch navedeno shkalu elektronnoyi gustini hmarok Vuglec maye alotropi rizni strukturni modifikaciyi odnogo himichnogo elementa Alotropi mayut rizni fizichni ta himichni vlastivosti Odnim z alotropiv vuglecyu ye rudenit Rudenit nadshilna vugleceva plivka tovshinoyu 100 pikometriv yaku utvoryuyut dvi almazopodibni ploshini geksagonalnoyi strukturi Na foto a navedeno pryame pikoskopichne zobrazhennya rudenitu vid z boku otrimane shlyahom densitometriyi elektronnoyi hmarki z rozdilnoyu zdatnistyu 10 pikometriv Vnutrishni ne valentni vkladeni odna v odnu elektronni orbitali z velikoyu gustinoyu elektronnih hmarok ce kuli bilogo koloru Kozhen z chotiroh valentnih elektroniv stvoryuye kovalentni sigma zv yazki sp gibridizaciyi yak u strukturi almazu tri v ploshini zelenij kolir ta odin mizh ploshinami blakitnij kolir Vidpovidno do masshtabnoyi linijki vidstan mizh ploshinami skladaye 100 pikometriv Prostir mizh dvosharovimi strukturami maye chornij kolir cherez nulovu gustinu elektronnoyi hmarki Dlya porivnyannya na foto b navedeno zobrazhennya shariv kristalichnogo grafitu vid z boku Atomi vuglecyu mayut rozhevij kolir sho vidpovidaye velikij gustini elektronnoyi hmarki v centri atoma Susidni atomi vuglecyu v ploshini sharu pov yazuyut sigma zv yazki sho utvoreni v rezultati perekrittya sp2 orbitalej na zobrazhenni mayut zelenij kolir Vidpovidno do masshtabnoyi linijki atomi v ploshini roztashovani na vidstani bilya 140 pikometriv Vidstan mizh sharami skladaye 340 pikometriv Prostir mizh sharami v osnovnomu maye chornij kolir elektronna hmara vidsutnya Ale vid kozhnogo atoma vuglecyu v toj chi inshij bik tyagnetsya pelyustok slabkogo pi zv yazku yakij pov yazuye odin shar z inshim Na foto yasno vidno sho na vidminu vid rudenitu v grafiti mizhsharovi zv yazki ne ye gibridnimi bo voni tyagnutsya vid odnogo atoma ale do inshogo ne dohodyat Rudenit nadshilna plivka z dvoh shariv ploskogo geksagonalnogo grafenu Model ta harakteristikiRudenit nadshilna plivka z dvoh shariv ploskogo geksagonalnogo grafenu Prostorova kulkovo sirnikova model rudenitu a 3D model vid z gori b vid z boku c dlya porivnyannya v odnomu masshtabi z modellyu navedeno foto elektronnih hmarok rudenitu vid z boku Kristalichna struktura rudenitu molekulyarnogo kristala molekul S S navedena na malyunku Na malyunku a navedena prostorova kulkovo sirnikova 3D model rudenitu vid zgori Dva paralelnih shara geksagonalnoyi strukturi roztashovani na vidstani 100 pm Kozhen atom vuglecyu stvoryuye chotiri silni kovalentni sigma zv yazki sp gibridizaciyi yak u strukturi almazu tri v ploshini ta odin mizh ploshinami Cherez nadzvichajno malu vidstan mizh molekulami S S rudenit maye shilnist u 1 3 razi bilshu za almaz Dlya prikladu najkorotsha vidstan mizh dvoma susidnimi atomami vuglecyu v almazi skladaye 154 pm v grafiti 140 pm Bezkoshtovna himichna baza danih ChemSpider vid Korolivskogo himichnogo tovaristva mistit vidomosti pro ponad 40 miljoniv himichnih spoluk yih vlastivosti ta pov yazanu z nimi informaciyu Unikalnist rudenitu polyagaye v tomu sho zhodna z vidomih himichnih spoluk ne maye takoyi malenkoyi vidstani mizh atomami Cherez ce rudenit ye nadshilnim superdense ta nadtverdim ultrahard materialom u sviti Potencijne zastosuvannyaRudenit mozhna vikoristovuvati dlya ekraniv zahistu vid viprominyuvannya i dlya batarej velikoyi yemnosti Rozrahunki pokazuyut sho kondensator z rudenitu rozmirom 1 kubichnij santimetr bude mati yemnist 8 000 farad Vin mozhe nesti zaryad 100 kVt god sho dosit shob avtomobil Tesla proyihav 500 km dzherelo PrimitkiRud A D Kornienko N E Kiryan I M Kirichenko A N Kucherov O P 2016 Local allotropic structures of carbon PDF Thesis Carbon the fundamental problems of science materials science technology Troitsk angl Gao Yang Tengfei Hi Cellini Filippo Berger Claire de Heer Walter A Tosatti Erio Riedo Elisa Bongiorno Angelo 2018 Ultrahard carbon film from epitaxial two layer grapheme Nature Nanotechnology 13 133 138 doi 10 1038 s41565 017 0023 9 Kucherov O P Rud A D 2018 Direct visualization of individual molecules in molecular crystals by electron cloud densitometry Molecular Crystals and Liquid Crystals 674 1 40 47 doi 10 1080 15421406 2019 1578510 Kucherov A P Lavrovskij S E 2018 PDF Informacijni tehnologiyi ta specialna bezpeka 4 12 41 Arhiv originalu PDF za 16 kvitnya 2021 Procitovano 20 kvitnya 2021 ros