கிராபைட்

             கார்பன் அணுக்கள் அணிக்கோவையில் அமையப்பெற்று  கிராபைட்டும் படிகக் கட்டமைப்புடன் உள்ளது..இருப்பினும் அதன் அணிக்கோவையின் தன்மை ,வைரத்தின் படிக க் கட்டமைப்பிலிருந்து வேறுபட்டிருக்கின்றது..கிராபைட்டில் கார்பன் அணுக்கள் ஒரு தளத்தில் மட்டுமே இடம் பெறுகின்றன. அதனால் கிராபைட் என்பது அடுக்கடுக்கான தளங்களைக் கொண்டுள்ளது எனலாம்

              3.39 ஆங் ஸ்டிராம் ( 1  ஆங் ஸ்டிராம் = 10 ^-10 மீ ) தளவிடைத்  தொலைவில் சிக்கலான தள அடுக்குகளுடன் கூடிய கட்டமைப்புடன் கிராபைட் உள்ளது . இத்தளங்களில் கார்பன் அணுக்கள் 1.42 ஆங் ஸ்டிராம் பக்க நீளத்துடன் கூடிய ஒழுங்கான ஆறுபக்கவடிவில் (regular hexagon )  அமைந்துள்ளன .தளவிடைத் தொலைவைப் போல்  இரண்டு பங்குத் தொலைவில் படிகத்தின் கட்டமைப்பு மீண்டும்ஒன்றுபோல ஒத்திருக்கின்றது ..தளவடுக்கின்  காரணமாக கிராபைட்டைத் தகடுதகடாகப் பிரிக்க முடியும் எனினும் ஒரே தளத்தில் கார்பன் அணுக்கள் வைரங்களில் உள்ளதைக் காட்டிலும் மிக இருக்கமாகப் பிணைவுற்றிருக்கின்றன.  

கிராபைட் பளபளப்புடன் கூடிய கருமைநிறத்தையும் ஒளி உட்புகாத் தன்மையையும் கொண்டுள்ளது. உராய்வின்றி நழுவிச் செல்லக்கூடியது என்பதால் இதை பென்சில் போன்ற எழுது கோல்களில் பயன்படுத்துகின்றார்கள் . தாளில் நழுவிச் செல்லும் போது  ஒரு கரிய தடத்தை விட்டுச் செல்கின்றது . இது ஒரு திண்ம நிலை மசகுப் பொருளாகவும் பயன்படுகின்றது. வைரம் போல கிராபைட்டும் நீரில் கரைவதில்லை . உயர்ந்த உருகு நிலையும்  கொண்டுள்ளது ஆனால் மின்சாரத்தை எளிதாகக் கடத்துகிறது. இதனால் கிராபைட் மின்னார் பகுப்பு  ஊடகங்களில் மின்வாய்களாகப் பயன்படுகின்றது . கிராபைட்டின் அணித்தளக் கட்டமைப்பில் ஒவ்வொரு கார்பன் அணுவும் மூன்று கார்பன் அணுக்களுடன் சகப் பிணைப்பில் இணைந்துள்ளன. அதனால் ஒவ்வொரு  கார்பன் அணுவும்  ஒரு உதிரி எலெக்ட்ரானைக் கொண்டுள்ளன . இந்த எலெக்ட்ரான் களே  கிராபைட்டிற்கு மின்கடத்து திறனைத் தருகின்றன . எனினும் அணித்தளத்தில் கார்பன் அணுக்கள் மிகவும் வலுவாகப் பிணைந்திருக்கின்றன.

கிராபைட்டும் ஆல்பா ,பீட்டா என இரு வகைப்படுகிறது. இவை ஒத்த இயற்பியல் பண்புகளைப் பெற்றிருந்தாலும் இவற்றின் படிகக்கட்டமைப்பு மாறுபட்டிருக்கிறது. இயற்கையில் கிடைக்கும் கிராப்பைட்டில் ஆறு செவ்வகப் புறத் தளமுடைய(rhombohedral) பீட்டா வடிவம் 30 % க்கு மேல் உள்ளது. ஆனால் செயற்கையாக உற்பத்தி செய்யப்படும் கிராபைட்டில் ஆறுமுக புறத்தளமுடைய (hexagonal) ஆல்பா வடிவம் மட்டுமே உள்ளது. இயந்திரப் பண்டுவத்தினால் ஆல்பா கிராபைட்டை பீட்டா கிராபைட்டாக்க முடியும். 1000⁰ C மேல் சூடுபடுத்தும் போது பீட்டா கிராபைட் ஆல்பா கிராபைட்டாக உருமாறுகிறது

புல்லரின் (Fullerene)

          குரோடோ (kroto ) மற்றும் ஸ்மாலே (smalley) என்ற விஞ்ஞானிகள் நீள் வட்டப் பந்து வடிவ C 60 ,C 70 என்று குறிப்பிடப்படும் 60,70 கார்பன் அணுக்களால் ஆன புல்லரின் என்ற குடும்பம் சார்ந்த மூலக்கூறைக் கண்டறிந்தனர். கார்பன் அணுக்களால் மட் டுமே கட்டமைக்கப்பட்ட எந்த மூலக்கூறும் புல்லரின் எனப்படும் இது கோள வடிவில் இருந்தால் அதைப் பந்து வடிவ மூலக் கூறு (bucky ball ) என்றும் நீள் உருளை வடிவில் இருந்தால் அதை கார்பன் நானோ குழல் (Carbon nano tube) அல்லது குழல் வடிவ மூலக்கூறு(Bucky tube) என்றும் கூறுவர். C60 முதன் முதலாக 1985 ல் Richard Smalley, Robert Curl,James Heath o’Breien மற்றும் Harold Kroto என்ற விஞ்ஞானிகள் கண்டறிந்தனர். C60 , C70 மட்டுமின்றி C 72, C76 , C82 , C84 C100 போன்ற புல்லரின்களையும் அறிந்துள்ளனர். மிகச் சிறிய புல்லரின் ஆக C 20 உள்ளது 6500 ஒளியாண்டுகளுக்கு அப்பாலுள்ள ஒரு விண்மீனைச் சுற்றியுள்ள தூசி மண்டலத்தாலான நெபுலாவில் 2010ல் C 60 என்ற புல்லரினை கண்டறிந்தனர்.

 புல்லரின் மூலக்கூறு  வினைத்திறம் மிக்கது. உலோகவியல் துறையிலும் மருத்துவத் துறையிலும் இதன் பயன்பாடு நாளுக்கு நாள் அதிகரித்துக் கொண்டே வருகின்றது டங்ஸ்டன் ,மாலிப்பிடினம் போன்ற உலோகங்களின் சல்பைடுகள் இணைந்துள்ள திரவலற்ற வடிவமைப்புடன் கூடிய  புல்லரின் மிகச் சிறந்த திண்ம நிலை மசகுப் பொருளாகப் பயன்படுகின்றது. மின்கடத்தும் கார்பன் நானோ டியூப்  எனப்படும் புல்லரின் மீது உலோக சல்பைடு பூச்சொன்றைப் பூசி மின் காப்பு செய்யப்பட்ட நுண்ணிய மின் கம்பிகளைத் தயாரிக்கிறார்கள் . புல்லரின்களின் உலோக வலிமை மிகவும் அதிகம். அதனால் இது எளிதில் முறிந்து விடுவதில்லை ஒரு மீட்டர் நீளமுள்ள புல்லரின் தண்டு அதே நீளமும் ஆனால் அதைவிட 1/6 மடங்கு எடை குறைந்த எக்குத் தண்டை விட 50-100 மடங்கு உறுதிமிக்கதாக இருக்கின்றது. இதன் பயன்பாடு கட்டுமானத் துறையிலும் விமானம் மற்றும் தானியங்கு வண்டிகள் தயாரிப்பிலும் பெரிதும் உணரப்பட்டுள்ளது எதிர் காலத்தில் இதன் பயன்பாட்டை விரிவு படுத்த அதிக நீளமுள்ள புல்லரினின் வலிமையை உயர்த்தும் வழிமுறையை ஆராய்ந்து வருகின்றார்கள்

நுண்மைத் தன்மையாலும் ,அதிகமான வலிமையாலும் இது அறுவைச் சிகிச்சை முறையில் பயன்படுகின்றது. மருத்துவத் துறையில் இது ஒளியால் கிளர்வூட்டப்படும் எதிர் நுண்ணுயிர் (Anti-microbial)  பொருளாகப்  பயன்படுகின்றது.MRI மற்றும் எக்ஸ்கதிர் படங்களில் கூடுதல் தெளிவை ஏற்படுத்த இது துணைபுரிகின்றது எலெக்ட்ரான் மீது அதிக நாட்டம் கொண்டிருப்பதால்  புல்லரின் பகுதி மூலக்கூறுகளுடன் வினைபுரிகின்றன என்பதால் அதை ஒரு ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்புப் பொருளாகப் பயன்படுத்தலாம். அதனால் இதுவொரு எதிர் நச்சுயிரியாகப் (Antiviral agent) பயன்படுகின்றது  இளமையூட்டும் முகப் பூச்சுக்களில் புல்லரின் ஒரு மூலப்பொருளாகப் பயன்படுகின்றது. சில வகையான புலலரின்கள் புரோட்டீன் மற்றும் டிஎன்ஏ (DNA) போன்ற உயிரியல் மூலக்கூறுகளுடன் இணைந்து வேற்றுருவைக் கொடுக் கின்றன .அதனால் இதை ஒரு எதிர்புற்றுநோய்ப் பொருளாகப் பயன்படுத்துகின்றார்கள். புல்லரின் மீது மருத்துப் பொருளை மேற்பூச்சாகப் பூசி உட்செலுத்த அது புற்றால் பாதிக்கப்பட்ட  பகுதிக்குச்  சென்று மருந்தையும் புல்லரினையும் விநியோகிக்கின்றது

நுண்மைக் குழல்கள் (nano tubes)

குழல்கள் புல்லரின் வகையாகும். மூல க்கூறு அளவுகளில் வெறும் கார்பன் அணுக்களால் கட்டமைக்கப்பட்ட நுண் வடிவக் குழல்களே நுண்மைக் குழல்களாகும். பக்கச் சுவற்றின் தடிப்பு கிராபைட் டின் தளம் போன்றதே. இவற்றின் உருகு நிலை பிறவற்றைக் காட்டிலும் அதிகம். கிராபைட் போலவே மின்சாரத்தை எளிதில் கடத்துகிறது

வெள்ளைக் கார்பன் (White Carbon)

       கார்பனுக்கு வெள்ளைக் கார்பன் என்று நான்காவது வேற்றுரு இருக்கலாம் என்று அறிந்துள்ளனர். இது சிறிய கார்கள் மற்றும் ஸ்கூட்டர்களின் உடல் கட்டமைக்கப் பயன்படுகிறது 1969 ல் கார்பனின் இந்த நான்காவது வேற்றுரு இனமறியப்பட்டது. ஆவியாக்கப்பட்ட கிராபைட்டை ,தாழ்ந்த வெப்ப நிலையில் திண்மமாக உறையச் செய்யும் போது இது காணப்பட்டது. வெள்ளைக் கார்பன் வழிச் செலுத்தப் படும் ஒளி இரு கூறாகத் தளவாக்கம் (Polarization) செய்யப்பட்டு உடுருவிச் செல்கிறது.

             இன்றைக்கு கட்டமைப்பை மாற்றி கிராபீன் என்றொரு கடினமான பொருளைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர் .கிராபீன் என்பது கரி அல்லது கார்பனின் புறவேற்றுமை வடிவங்களுள் ஒன்று. இது வலைப்பின்னல் போன்ற, அறுபக்க வடிவில் பிணைக்கப் பட்டுள்ள கரிம அணுக்களாலான, மெல்லிய தாளையொத்த பொருள். இதுவே முதலில் உருவாக்கப்பட்ட இரு-பரிமாணப் பொருள் எனலாம் ] கிராபீனின் தடிமன் ஒரு-அணு அளவையொத்தது. இதிலுள்ள கரிம அணுக்கள் sp2 இணைப்பில் உருவானவை; இதன் வேதிச் சமன்பாடு C₆2H₂0.

 கிராபீன் (Graphene)

          lஉலோகவியலில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்திக் கொண்டிருக்கும் ஒரு மூலப் பொருள் கிராபீனாகும் .,ஒரு மில்லிமீட்டரில் பல ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு தடிப்புள்ள கிராபீன் தகடு சில மில்லிமீட்டர் தடிப்புள்ள   எஃகைப் போல வலிமையுள்ளது .இதனால் நுண்மைத் தொழில் நுட்பம் (Nano Technology ) என்ற புதிய அறிவியல் துறை தோன்றி வளர்ச்சி பெற்றது. . கிராபீ னுக்கும்  கிராபைட்டிற்கும் தொடர்புண்டு. கிராபைட் என்பது கார்பனின் ஒரு புற வேற்றுப்பொருள் . தனிம அட்டவணையில் அணுவெண் 6 உடன் ஆறாவது இடத்திலுள்ள கார்பன்  ஓர் அலோகமாகும் (non-metal). இயற்கையில் காணப்படும் கார்பனில் படிக உருவமற்ற (amorphous) கரி, படிக உருவமுள்ள கிராபைட் ,வைரம் என மூன்று வேற்றுருக்கள் உள்ளன. இவற்றில் கார்பன் அணுக்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று வலிமையான சகப் பிணைப்பால்  இணைத்திருக்கின்றன. வடிவ அளவில் காணப்படும் வேற்றுமைகள் அவற்றின் மாறுபட்ட பண்புகளுக்குக் காரணமாக இருக்கின்றன/ .எடுத்துக்காட்டாக கிராபைட் நொறுங்கக் கூடியது.கருமை நிறத்துடன் ஒளி உட்புகா தன்மையையும் கொண்டது   ஆனால் வைரமோ கடினமானது. கண்ணாடி போன்று ஒளி உட்புகக் கூடியது

வைரம்.

கார்பன் அணுக்களால் ஆன வைரம்  ஒரு பேரியல் மூலக்கூறாகும் வைரத்தில்  ஒளி உட்புகக் கூடியது. இதன் ஒளி விலகல் எண் (refractive index )2.4.( நீருக்கு இதன் மதிப்பு 1.33 , கண்ணாடிக்கு 1.6)  ஒரு பொருளின்  எதிரொளிப்புத் திறன்( Reflecting power)  அப்பொருளின் ஒளிவிலகல் எண்ணைப் பொருத்தது கூடுதலான ஒளிவிலகல் எண் பொதுவாக க்  கூடுதலான எதிரொளிப்புத் திறனைத் கொடுக்கின்றது        .வைரத்தின் ஒளி விலகல் எண் அதிகம் என்பதால் ஏறக்குறைய 18 சதவீத ஒளியை எதிரொளித்து விடுகின்றது .இது சாதாரண க் கண்ணாடியை விட 4.5 மடங்கு அதி

கமானது .இதன் காரணமாகவே வைரங்கள் பளபளப்பாகவும் மினுமினுக்கக்கூடியதாகவும் இருக்கின்றன. வைரம் படிக வடிவம் கொண்டது. அதன் முகப்பரப்புகள் ஒரு சில குறிப்பிட்ட கோணத்தில் அமைந்திருக்குமாறு பட்டை தீட்டும் போது அதன் எதிரொளிப்புத் திறன் அதிகரிக்கின்றது  இப்பண்பை நகை உற்பத்தியாளர்கள் பயன்படுத்திக் கொள்கின்றார்கள். எதிரொளிக்கப்பட்ட ஒளி போக எஞ்சிய ஒளி வைரத்தை ஊடுருவி  நிற ப்பிரிகைக்கு  உள்ளாகின்றது .வைரம் தீவிரமானதோர் ஒளி பகுப்பு ஊடகம் என்பதால் வெள்ளொளி பன்னிற ஒளியாக வெளியேறிச் செல்கின்றது

     வைரங்கள் எக்ஸ் கதிர்களை உட்புந்து செல்ல அனுமதிக்கின்றன ,அப்போது அவை உடனொளிர்கின்றன (fluorescence) . சில வைரங்கள் புற ஊதாக் கதிர்களினால் உடனொளிர்தலை  ஏற்படுத்துகின்றன உடன் ஒளிர்வுறா வைரங்கள் தூய்மையானதாகவும் உடன் ஒளிர்வுறு வைரங்கள் வேற்றுப்பொருள் சேர்க்கையுடனும் இருக்கின்றன. தூய வைரங்களுக்கு நிறமில்லை. ஆனால் வேற்றுப்பொருள் சேரும் போது அதற்கு  மெல்லிய நீலம் . மஞ்சள் . ஆரஞ்சு போன்ற நிறங்கள் ஏற்றப்படுகின்றன.  கடினத் தன்மை மிக்க ஒரு பொருட்களுள் வைரமே அதிகக் கடினத் தன்மை கொண்டது. . வைரத்தின் கடினத் தன்மை - 10 மோ   வைரத்தை எஃகு என்றால்  எஃகை வெண்ணெய் எனலாம் என்றால் வைரத்தின் கடினத்தன்மையை ஒருவாறு ஊகித்தறியலாம். வைரம் தூளாக இருந்தாலும் அதன் கடினத் தன்மையில் குறை வு ஏற்படுவதில்லை.கடினத் தன்மை அதிகமாகவும் , உருகு நிலை  அதிகமாகவும் இருப்பதால் வைரங்கள் தொழில் துறைகளில் அதிகம் பயன்படுகின்றது. ஆழ் துளைக் கிணறுகள் தோண்டுவதற்கு உகந்த கருவிகள் ,கடினமான கலப்பு உலோகங்கள் மற்றும் திண்மப் பொருட்களை பிசிறின்றி வெட்டும் கருவிகள் போன்றவற்றில் வைரங்கள் பயன்படுகின்றன. கடினமான பாறைகளைத் தோண்டி எண்ணெய்க் கிணறுகளைக் கண்டறிய உதவும் துரப்பனக் கருவிகளில் வைரங்களே பயன்தருகின்றன.

       வைரங்கள் நீரில் கரைவதில்லை இதிலுள்ள ஒவ்வொரு கார்பன் அணுவும் அருகிலுள்ள நான்கு கார்பன் அணுக்களோடு சகப்பிணைப்பை ஏற்படுத்திக்கொள்வதால் ,கட்டற்ற எலெக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருப்பதில்லை அதனால் வைரங்கள் மின்சாரத்தைக் கடத்துவதில்லை. ஆனால் வெப்பத்தைக் கடத்திச் செல்லும்.. இந்த வெப்பம் படிக அணித்தளங்களின் அதிர்வுகளினால் கடத்திச் செல்லப்படுகின்றது  கதிரியக்கக் கதிர்வீச்சின் தாக்குதலுக்கு உள்ளாகும் போது சில வைரங்கள் மின்சாரத்தைக் கடத்துகின்றன . கடத்தப்படும் மின்சாரத்தின் அளவு அதன் மீது விழும் கதிர்வீச்சின் செறிவைப் பொருத்தது .வைரத்தின் இப் பண்பு அணு ஆய்கருவிகளில் பயன்படுகின்றது. வைரங்களுக்கு செயற்கையாக நிறமூட்ட அதை கதிர்வீச்சிற்கு உட்படுத்துகின்றார்கள் . வைரத்தின் மின்தடை மிகவும் அதிகம். அதனால் இது நுண்மின்னணுவியல் சாதனங்களில் மின்காப்பீட்டுப் பொருளாகப் பயன்படுத்திக்கொள்ளப்ப்படுகின்றது வைரத்தின் சில முகப் பரப்புக்கள் குறைக் கடத்திகள் போலச் செயல்படுவதால் , நுண் மின் சுற்றுக்களில் பயன்படுகின்றது

                 வைரம் , கிராபைட் ,கரி போன்ற எல்லாவற்றிலும் கார்பன் அணுக்கள் மட்டுமே உள்ளன என்றாலும் அவற்றின் இயற்பியல் பண்புகள் ,மிகுந்த வேறுபாட்டுடன் காணப்படு வதற்குக் காரணம் அவற்றின் கட்டமைப்பே. வைரங்கள்  எண்முக (Octahedron)  பனிரெண்டு முக (dodecahedron) மற்றும் ஆறுமுகக் (cube) கட்டமைப்புடன் விளங்குகின்றது. இவற்றின் கலப்புடனும் படிகக் கட்டமைப்பு இருப்பதுண்டு.