Состоится ли второе рождение полиацетилена?

 


В первый раз полиацетилен оказался в центре внимания в 1977-1978 гг., когда именно у этого материала - впервые для полимеров - была обнаружена электропроводность. В полиацетилене, с его относительно простой структурой, чередование одинарных и двойных связей в полимерной цепи, подобно наполовину заполненной зоне, обусловило возможность переноса электрических зарядов. Правда, как оказалось, величина проводимости в полиацетилене, да и в других электропроводящих полимерах невелика, не более 10С/cм, так что после этого открытия провода из пластмассы делать не стали. Зато, вдвойне неожиданно, возникло и существует производство полимерных светодиодов. Группа же ученых – первооткрывателей явления - А.Хигер, А.Макдиармид и Х. Ширакава - была удостоена Нобелевской премии по химии за 2000 год. Направление интенсивно развивалось, электропроводящих полимеров «насинтезировали» с тех пор много. Сам полиацетилен на фоне прочих материалов этой группы оказался достаточно капризным и нестабильным материалом, поэтому реальных применений ему не нашли, и он оставался старейшиной семейства, уважаемым аксакалом, удобным объектом модельных расчетов.

И вот теперь полиацетилен опять имеет шанс прославиться. Но на этот раз совсем по другому поводу. Как оказалось, именно он, полиацетилен, может дать импульс уже раскрученной, но все еще в достаточной степени эфемерной, водородной энергетике. Какая там реальная энергетика, если вместе с даже очень миниатюрным устройством нужно носить баллон (ну – баллончик) атмосфер на триста, или и вовсе дьюар сжиженного водорода. Правда, обходной путь тоже известен: нужен эффективный поглотитель – адсорбер, но достаточно эффективного пока нет и неизвестно, где взять. Даже американское министерство энергетики (DoE) запланировало, что достичь рентабельного для энергетики уровня плотности водорода в накопителе – 45кг/м3 удастся только к 2010 году!

Запланированный, но не достигнутый рубеж 45кг/м3 оказался возмутителем спокойствия, своеобразной красной тряпкой. Те, кого эта проблема касалась, стали пробовать для накопления водорода все, что только было можно – металлы, углеродные нанотрубки, многокомпонентные бориды. А то, на чем попробовать было никак не возможно, обсчитывали теоретически на компьютере. ПерсТ сообщал о некоторых из этих работ, в частности, об обнаруженной теоретически конденсации водорода на пучке углеродных нанотрубок [1]. Пока, правда, экспериментаторы не подтвердили этих расчетных предсказаний. Тут может быть дело в другом – компьютеров и считающих на них ученых стало много, а экспериментаторов мало – ну и просто у последних пока не дошли руки до проверки именно этого предсказания.

Тем не менее, появляются новые расчетные работы с еще более заманчивыми цифрами. Группа исследователей из Сеульского университета добросовестно прошлась по всем перспективным кандидатам на материал - накопитель водорода. Из общих соображений и на базе уже выполненных расчетов ученые остановились на органометаллических соединенях с линейными полимерными цепями, на которые были привиты Ti, Sc или V. Были обсчитаны различные комбинации цепей и металлических атомов. Оказалось, что наивысшей емкостью по обратимой адсорбции водорода обладает именно полиацетилен (sic-форма) с атомами титана, присоединенными к углеродным атомам цепи. В такой конфигурации каждый атом титана может обратимо удерживать до пяти атомов водорода, что в макроскопическом пересчете дает около 7.6 вес. % или 65кг водорода на кубометр адсорбирующего материала [2].

Заманчиво, но, как повелось с библейских времен, желанный плод вкусить никак невозможно. Придется подождать. На этот раз не только не хватает экспериментаторов для проверки, но и химики пока не уверены, что такой материал можно вообще синтезировать.

М.Компан


Источник: ПерсТ