書記素が2010年にノーベル物理学賞を受賞したのはなぜですか？

ダイヤモンドとグラファイトに加えて、両方の炭素は自然界で最も有名な「異なる結晶を持つ元素」に存在します。 20世紀の終わりに、人間は異なる結晶を持つ刺激的な新しい炭素元素を発見しました！

書記素として知られる、1原子の厚さの書記素のみを含む新しい異なる炭素結晶。フラーレンのさまざまな形態と同様に。フラーレンは、中空のボール、楕円形のボール、チューブなど、あらゆる種類の大きな分子の炭素原子です。これらの材料はすべて、魔法の性能を備えています。銅よりも優れており、強度の導電率は鋼よりも高く、比率はアルミニウムよりも小さくなっています。

書記素

グラファイトは、15世紀に発見された最も柔らかい鉱物の1つです。英国の人々は、粘土と混合されたグラファイト粉末から木管楽器の「鉛筆」に作られ、今日使用されます。

科学者がグラファイトが元素状炭素の一種であることを知ったのは1779年になってからでした。

グラファイトは層状構造であり、炭素原子はスライス層に6つの正方格子に配置されています。他の炭素原子との3つの共有結合にある各炭素原子（図1）、したがって4つの外側の電子の各炭素原子は電子余剰を持ち、自由電子になり、ピアアクティビティに参加できます。組み合わされたラメラ間の比較的弱い分子反応では、比較的スライドする可能性があります。したがって、グラファイトの良好な電気伝導率と硬度は非常に低いです

書記素はグラファイト層であり、完全な平面であり、厚さは炭素原子のサイズです。この平面上に、6つの炭素原子が正方格子に配置され（図1）、2つの隣接する炭素原子のコア距離は0.14nmです。

2010年ノーベル物理学賞：書記素とは何ですか？

3つの外側の4つの電子の各炭素原子が共有結合によって固定されているため、残りのaは自由電子になり、その平面内のグラフェンは電気伝導率の2次元方向になります。

書記素は、人間に知られている最高の材料の強度であり、鋼の引張強度は200倍以上です。

フラーレン

フラーレンは、中空のボール、炭素原子の楕円形のボール、またはチューブです。

最も一般的な炭素フラーレンは60（C60）で、バッキーボールとも呼ばれます。60個の炭素原子が六角形と五角形に配置されて構成され、外観は「フットボール」です（図2）。炭素60は元々スペース、これも最近すすで見つかりました。

2010年ノーベル物理学賞：書記素とは何ですか？

フラーレンC60は、C70、C84、C540など、はるかに大きなバージョンがたくさんあるだけではありません。

フラーレン分子が球状またはケージ構造で外面に開いており、内部が空であることがわかったため、球内に他の物質を導入することができます。これにより、フラーレン分子の物理的および化学的特性が大幅に変化する可能性があります。

C60の特定の薬など、球体の空洞内で体のすべての部分に徐放性の薬になります。HIV/ AIDSと戦うためのC60は夜明けをもたらし、C60フットボールの形をした化学結合構造はHIVと急速に結合することができますウイルス、毒素を減らし、HIVウイルスの拡散を阻止します。これにより、バイオテクノロジー製薬会社は新しいカーボン60薬の開発を促進します。化学者はあらゆる種類の金属でこれらの絶縁材料を試し、超伝導を持たせ、科学者は室温でC540の超伝導の可能性を予測しています。単一分子ナノ電子デバイスのフラーレンは、幅広い応用の見通しがあります

カーボンナノチューブ

カーボンナノチューブはフラーレンの管状形態であり、書記素で巻かれたシームレスチューブの一部として見ることもできます（図3）。

2010年ノーベル物理学賞：書記素とは何ですか？

単一のカーボンナノチューブは、最高の強度と剛性の1つであることが知られています。

このように分子ワイヤーとして知られている唯一の一次元の導電性カーボンナノチューブ。

一般に、実際に製造された数本のカーボンナノチューブから数十個の単層カーボンナノチューブまで同軸で構成され、直径は数ナノメートルから数十ナノメートル、長さは数ミリメートルです（図4）。

単層と多層の両方のカーボンナノチューブ、フロントエンドとバックエンドは同様の半球形であり、構造は基本的にC60の半分に類似しており、チューブ全体が閉じた構造になります。したがって、カーボンナノチューブと異なる結晶ファミリーメンバーを持つカーボンエレメント。

2010年ノーベル物理学賞：書記素とは何ですか？

鋼の3分の1、カーボンナノチューブの比率、鋼の引張強度は100倍以上、銅の導電性は1000倍以上、金属と半導体の両方の性質は幅広い用途。

カーボンナノチューブを使用すると、高強度の炭素繊維材料と複合材料にできます。鋼の強度は100倍で、重量は鋼の1/6であり、科学者にはスーパーファイバーの未来として知られています。

宇宙では、衛星を牽引するカーボンナノチューブを使用することで、衛星に電力を供給するだけでなく、高温に耐え、燃焼することもありません。

カーボンナノチューブの金属充填を使用し、次にカーボン層の腐食を落とした場合、導電性が得られ、ナノスケールのワイヤーは非常に優れています。

カーボンナノチューブの使用はリチウムイオン電池と同じです。ポジティブマテリアルとネガティブマテリアルを拡張できます。バッテリーの寿命、バッテリーの充電と放電のパフォーマンスを向上させます。

カーボンナノチューブを優れた輝き、発熱、光源の時間通りに発射し、フラットパネルディスプレイなどに使用することで、テレビを吊るすことが可能になりました。

エレクトロニクス業界では、カーボンナノチューブトランジスタを使用すると、その体積は半導体の約1/10であり、コンピュータチップに代わる炭素ベースの分子電子デバイスは、コンピュータの新しい革命を引き起こします。動作速度は20〜30年です。また、ストレージ容量は、既存のコンピューター量子コンピューターの数十万倍にもなる可能性があります。

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