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カーボンの多面性

昨日、スウェーデン王立科学アカデミーは、今年のノーベル物理学賞をアンドレ・ガイムとコンスタンチン・ノボセロフが「二次元材料グラフェンに関する画期的な実験で」受賞することを発表しました。 グラフェンは、炭素元素の多くの同素体または形態の1つです。 カーボンには非常に多くの異なる同素体(主なものが以下に強調表示されています)があり、その多くが特別な特徴を持っているため、特別です。

ダイヤモンド :炭素原子が密集した格子で並んで結合し、この非常に硬くて透明な天然物質を作ります。 今日掘り出されたダイヤモンドは、10億年以上前に炭素が猛烈な熱と圧力にさらされた地表下100マイル以上に形成されました。 製造業者は現在、ラボでダイヤモンドを成長させて宝石を作成したり、工業用に使用することもできます。

グラファイト :鉛筆の柔らかい鉛は、グラファイトであり、フレーク状で柔軟な炭素原子の六角形格子です。 ダイヤモンドとは異なり、グラファイトは柔らかく、電気を通します。

グラフェン :この薄い炭素シートは、1原子の厚さです。 ガイムとノヴォセロフは、グラファイトからカーボンの薄片を持ち上げるために、簡単な粘着テープを使用してグラフェンの最初のシートを作成しました。 グラフェンは優れた電気伝導体であり、科学者はタッチスクリーンや太陽電池などの技術に役立つと考えています。 (興味深い副メモ:ガイムはノーベル賞とイグノーベルの両方を獲得した最初の人物です。彼は磁石でカエルを空中浮揚させたことで2000年にイグノーベルを受賞しました。)

バックミンスターフラーレン :1996年にノーベル化学賞を受賞した発見者であるこれらの中空炭素分子は、バッキーフラーの測地構造に似ていることからその名前を付けられています。 分子は球形(バッキーボールと呼ばれる)になっており、カーボンナノチューブに変えることもできます。カーボンナノチューブは鉄よりも100倍強く、重量は6分の1です。

カーボンナノフォーム:全体が炭素原子でできているこのフォームは、世界で最も密度の低い物質の1つです。 この形の炭素は半導体として働き、磁性を持っています。

ただし、すべての炭素が結合して特別な特性を備えた複雑な結晶構造になるわけではありません。 乱雑な形はアモルファスカーボンと呼ばれます。

カーボンの多面性