Pierwsze na świecie heterofullereny zawierające nikiel

Źródło: mipt.ru

Naukowcy z ośrodków badawczych w Wielkiej Brytanii, Hiszpanii i Rosji (MIPT, Instytut Spektroskopii RAS, Instytut Kurczatowa i Kintech Lab Ltd) opracowali metodę syntezy nowego typu cząsteczek zbudowanych z węgla i niklu.

Heterofullereny są cząsteczkami o budowie zbliżonej do sfery z pustą przestrzenią w środku, które, w odróżnieniu od fullerenów, zawierają atom(y) inny niż węgiel. Pierwsze heterofullereny zsyntezowano w 1991, ale dopiero w tym roku otrzymano heterofulleren zawierający metal przejściowy, taki jak nikiel, który ma właściwości katalizujące wiele reakcji. Metale przejściowe są obecnie intensywnie badane pod względem możliwości ich wykorzystanie w syntezie nanorurek węglowych i grafenu.

Nie do końca poznany jest mechanizm syntezy heterofullerenów. Naukowcy przypuszczają, że odbywa się ona pod wpływem promieniowania elektronowego, które jest stosowane w wysokiej rozdzielczości transmisyjnych mikroskopach elektronowych (HRTEM), używanych do obserwacji pojedynczych atomów. Eksperymenty, które były przeprowadzone wcześniej przez różne grupy badawcze wykazały, że napromieniowanie elektronami można stosować w syntezie różnorodnych nanostruktur takich jak dwuwarstwowe nanorurki otrzymane z jednowarstwowych nanorurek wypełnionych fullerenami.

Otrzymane w ostatnim czasie zdjęcia z mikroskopu HRTEM pozwoliły na stworzenie za pomocą modelowania komputerowego metod dynamiki molekularnej, dające szanse transformacji płatków grafenu z klastrami niklu w heterofullereny niklowo-węglowe. Opracowano algorytm modelowania interakcji pomiędzy elektronami i nanostrukturami oraz procesów szybkich (trwających pikosekundy) lub wolnych (rzędu sekundy). Szybkie procesy powiązane są ze zderzeniami elektronów, natomiast wolne - z ruchami molekularnymi.

Na dzień dzisiejszy brak jest konkretnych, praktycznych sposobów na wykorzystanie heterofullerenów niklowych – mówi się o wykorzystaniu ich m. in. w budowie struktur trójwymiarowych do magazynowania wodoru.

(pj)