Karbono elementua askotariko formatan ageri ohi da —batzuk, oso ezagun eta aztertuak—: diamantea, grafitoa, grafenoa, fullerenoak, nanohodiak eta karbinoa. "Karbonoaren familia" horren barnean, karbinoa (karbono-egitura perfektuki dimentsiobakarra) da artean sintetizatu ezin izan den bakarra, nahiz eta 50 urtean baino gehiagoan ikertzen aritu diren haren inguruan. Mundu osoko kimikari organikoak gero eta karbino-kate luzeagoak sintetizatzen saiatu dira, egonkortzaileak erabiliz, eta, berez, orain arte lortu izan duten katerik luzeena (2010ean lortua) 44 karbono-atomokoa zen.

Vienako Unibertsitateko ikerketa-talde batek, Thomas Pichler katedraduna buru duela, bide berri eta sinple bat aurkeztu du 6.400 karbono-atomotik gorako errekor-luzerako karbono-kateak egonkortzeko. Hala, bi magnitude-ordenatan baino gehiagoan hobetu dute aurreko errekorra. Horretarako, horma bikoitzeko karbono-nanohodi baten barnean konfinatutako espazioa erabili dute, karbono-kate ultraluzeak sorrarazteko nanorreaktore gisa, zeinak, gainera, egonkortasun handia ematen baitie kateei. Egonkortasun hori oso garrantzitsua da etorkizuneko aplikazioetarako.

Existitzen direla egiaztatu dute

Mundu mailan izen handia duten zenbait ikerketa-taldek, zeintzuen artean baitago UPV/EHUko Nano-Bio Spectroscopy Group taldea —Ángel Rubio katedradunak gidatzen duena—, lankidetzan egindako lanaren ondorioz, berretsi egin dute zalantzarik gabe halako kateak badirela; horretarako, saiakuntza egiturazkoak eta optikoak erabili dituzte. Ikertzaileek Nature Materials zientzia-aldizkari garrantzitsuaren azken edizioan ematen dute beren lanaren berri. Ikertzaileen iritziz, karbono-kate ultraluze konfinatuei —zeinak aurretik frogatutakoak baino bi magnitude-ordena luzeagoak baitira— egin dizkieten zuzeneko proba esperimentalek aurrerapen handia, eta etorkizun handia, ekarri diote karbono-kate perfektuki linealak lortzeko azken helburuari.

Azterketa teorikoek agerian uzten dute karbono-nanohodi baten barnean halako kalte linealak hazi ondoren sortzen den sistema hibridoak izaera metalikoa izan lezakeela karbono-nanohodietatik katerantz gertatzen den karga-transferentziaren ondorioz, nahiz eta bai katea bai nanohodia erdieroale diren hutsean. Beraz, sistema hibrido horren propietate elektronikoak kontrola daitezke. Hori guztia dela eta, sistema berri hau, ikuspegi kimikotik oso interesgarri izateaz gainera, oso garrantzitsu izan liteke nanogailuen eremuan.

Eredu teorikoen arabera, karbinoaren propietate mekanikoak ezin dira beste inolako material ezagunenarekin alderatu, grafenoaren eta diamantearen beraren erresistentzia mekanikoko eta malgutasuneko propietateak ere gainditzen baititu. Horrez gainera, karbinoaren propietate elektronikoek aplikazio nanoelektroniko berriak iradokitzen dituzte, hala nola erdieroale magnetiko berrien garapena, karga-dentsitate altuko bateriak edo spin kuantikoaren garraioa (spintronika). Nolanahi ere, ikertzaileek adierazten dute hori guztia lortzeko karbono-kate lineal ultraluze horiek horma bikoitzeko nanohoditik atera beharko liratekeela eta ingurune likido batean egonkortu.

Informazio osagarria

Zenbait erakundetako ikerketa-taldeen lankidetzaz gauzatu da ikerketa: Vienako Unibertsitatea, AIST (Japonia), ETH Zurich, Nano-bio Spectroscopy Group (UPV/EHU) eta Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (Hanburgo).

Ángel Rubio UPV/EHUko katedradun, UPV/EHUko Materialen Zientzia Saileko kide eta Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter Institutuko Teoria Saileko zuzendariak gidatzen du Nano-bio Spectroscopy Group ikerketa-taldea. Ikerketa-taldearen jarduerak ardatz hauek ditu: ikerketa teorikoa eta materia kondentsatuaren propietate elektronikoen eta egitura-propietateen modelizazioa; tresna teoriko eta kode konputazional berriak garatzea, solidoek eta nanoegiturek kanpoko eremu elektromagnetikoen aurrean duten erantzun elektronikoa ikertzeko.

Erreferentzia bibliografikoa

L. Shi, P. Rohringer, K. Suenaga, Y. Niimi, J. Kotakoski, J. C. Meyer, H. Peterlik, M. Wanko, S. Cahangirov, A. Rubio, Z. J. Lapin, L. Novotny, P. Ayala, T. Pichler. "Confined linear carbon chains as a route to bulk carbyne". Nature Materials, vol.15, 2016 maiatza. http://dx.doi.org/ 10.1038/NMAT4617.

Argazkia: UPV/EHU.