碳的最高終形態是什麼

卡賓碳。

隨著科學家對金剛石物質結構的研究特別是碳原子結構的深入研究，發現理論上存在碳原子的二維排列，而這種二維排列的碳原子形成的物質會有很多新奇的特性。

這就是石墨烯，諾貝爾物理學獎獲得者安德烈·蓋姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）戲劇性地通過撕膠帶的方式獲取了石墨烯，從而揭開了這種新物質的神祕面紗。

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。

但是，二維的石墨烯並不是碳元素物質的終極形態。

早在1885年，德國化學家阿道夫·馮·拜爾（Adolf von Baeyer）就首次提出了炔碳的概念，他描述了線性炔碳——或者說無限長度的碳鏈——的存在，並將其稱為“卡賓碳（carbine）”。

沒錯，就是一緯的碳原子鏈。這種鏈條的外觀非常像DNA，相互纏繞扭曲在一起，碳原子之間不同的化學鍵彼此連結，具有超高的硬度強度，是石墨烯強度的2.2倍，是金剛石的40倍，是鋼鐵的200倍。

美國萊斯大學專門進行了一項針對卡賓碳的研究，用計算模型證明卡賓碳是世界上最強的材料。

但是，這種一緯的碳原子鏈極為不穩定，所以在自然界並不存在。甚至這種物質能不能合成，在科學界都是有爭議的。

直到來自維也納大學的研究團隊開發出了一種新方法，能批量生產出由超過6400個碳原子組成的碳鏈。

這種創新方法就是利用兩層石墨烯環繞組成的雙層壁碳奈米管來提供一個穩定的環境，然後在其管腔裡合成一維的碳原子鏈並促使其生長。

在石墨烯材料製作的環境裡，卡賓碳的長度達到了之前的50倍。

然而，即便是合成了超過6400個碳原子的碳鏈，但肉眼仍然看不見，研究人員只能通過透射電子顯微鏡、X 射線衍射儀、近場共振拉曼光譜法證實這一碳鏈的存在。

研究結果表明，這種碳鏈在實驗環境下非常穩定，其電學效能取決於碳鏈的長度。而且，由於卡賓碳的力學和電學屬性與眾不同，未來或有助科學家們製備出新型奈米電子和光機裝置。

很顯然，在材料領域以及工程領域，卡賓碳有望會是繼石墨烯之後又一熱門的新型材料，也將是下一代奈米電子頂尖科技裝置的必備材料。