Carbino: El
Nuevo Material Más Duro Del Mundo
Investigadores
de la Universidad de Rice utilizaron una simulación por computadora para
calcular que el carbino, una cadena monodimensional de átomos de carbono, es el
doble de duro que los nanotubos de carbono y tres veces más rígido que el
diamante. Si sus hallazgos son correctos y los retos para su manufactura pueden
ser superados, el carbine podría convertirse en un material increíblemente útil
para un amplio rango de aplicaciones.
Carbono con
otro nombre
Para los que
recuerdan sus clases de química orgánica, uno de los principales factores que
hacen al carbono tan especial es su habilidad para formar enlaces con átomos,
incluyendo él mismo, en un número de formas distintas. Incluso la unión entre
átomos de carbono solos puede resultar en formas diferentes (o alótropos) de
carbono como el grafeno, los nanotubos de carbono y los buckyballs.
Estas formas
artificiales ofrecen sorprendentes propiedades en términos de fuerza mecánica y
sus posibles aplicaciones, como por ejemplo en la electrónica de la siguiente
generación. Por lo tanto, no resulta sorprendente que los científicos estén
tratando de descubrir nuevos alótropos de carbono con características similares
e incluso superiores.
El carbino,
o carbono acetilénico lineal, es otro alótropo de carbono que tiene forma de
una cadena simple con enlaces atómicos alternantes simples y triples. Dado que
es una cadena que tiene el grosor de un átomo y no una lámina (como el grafeno)
o un tubo (como los nanotubos de carbono), es considerado realmente un material
de una sola dimensión. Los científicos creen desde hace tiempo que esta única
dimensión puede darle al carbino propiedades mecánicas y eléctricas únicas.
Propiedades
del Carbino
El profesor
Boris Yakobson de la Universidad de Rice y su equipo se dedicaron a la labor de
describir las propiedades del carbino empleando la información disponible de
investigaciones previas y combinandola en una simulación por computadora que
pudiera arrojar más luz acerca de las propiedades de este material elusivo.
Después de confirmar que el carbino es estable a temperatura ambiente y que es
altamente resistente a la interacción con otras cadenas atómicas de carbino,
los científicos confirmaron que este material presenta propiedades sumanente
interesantes.
En términos
de propiedades mecánicas, su resistencia a la tracción, o su capacidad para
resistir el estiramiento, es el doble de la que posee el grafeno. De acuerdo al
modelo de computadora, el carbino también es el doble de rígido que el grafeno
y tres veces más rígido que el diamante. Curiosamente, la rigidez torsional de
carbino se puede modificar mediante la adición de moléculas apropiadas en el
extremo de cada cadena de carbono.
De acuerdo a
Yakobson, el carbino también cuenta con propiedades eléctricas únicas e
interesantes. Otras moléculas pueden ser añadidas a cada final de la cadena
para que resulte adecuada para almacenar energía, además, su banda de
prohibición, una característica importante que determina su conductividad
eléctrica, puede ser aumentada de 3.2 a 4.4 eV con solo estirar el material un
diez por ciento, y finalmente, cuando se tuerce unos 90 grados, el carbino se
convierte en un semiconductor magnético.
Si estas
predicciones son ciertas, entonces la versatilidad de carbino podría algún día
conducir a importantes avances en campos que van desde el diseño de nuevos
dispositivos de nanoelectrónica y espintrónica hasta la construcción de partes
mecánicas con muy altas prestaciones.
Desafortunadamente,
conocer sus propiedades y poder aprovecharlas son dos problemas muy distintos.
Mientras que el carbino se ha detectado en el polvo interestelar y en grafito
comprimido, está resultando muy difícil de recrear en el laboratorio
(investigadores sólo han conseguido crear pequeñas cadenas de hasta 44 átomos).
Pero por lo menos, estudios como este pueden alentar más inversiones hacia la
solución de los problemas prácticos de la fabricación de cadenas más extensas
de carbino.
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