Wetenschappers van verschillende Britse, Spaanse en Russische onderzoekscentra (MIPT, Instituut voor Spectroscopie RAS, Kurchatov Institute en Kintech Lab Ltd) hebben een methode bedacht om een ​​nieuw type nikkel-koolstofverbinding te synthetiseren. Het artikel getiteld "Vorming van nikkel-koolstof heterofullerenen onder elektronenbestraling" is gepubliceerd door: Dalton-transacties en is beschikbaar als pre-print op Arxiv.org. De eerste auteur van het artikel is Alexander Sinitsa, een MIPT-student, en de hoofdauteur is Andrey Popov (Instituut voor Spectroscopie RAS, 1989 MIPT-afgestudeerd).

Heterofullerenen zijn holle moleculen met een bijna bolvormige vorm, die, in tegenstelling tot de typische fullerenen, atomen van andere elementen dan koolstof bevatten. Dergelijke verbindingen zijn al een tijdje geleden gesynthetiseerd, in 1991, maar tot nu toe geen heterofullerenen die nikkel bevatten, of een ander overgangsmetaal, zijn verkregen. Nog, zoals de auteurs in hun artikel aangeven, overgangsmetalen worden nu bestudeerd als katalysatoren bij de synthese van koolstofnanobuizen en grafeen.

"Ik wil benadrukken dat het merendeel van de berekeningen door een student is uitgevoerd. Hopelijk studenten bezoeken regelmatig de MIPT-site en laten zich inspireren door de successen van hun collega's. Als je vooral geïnteresseerd bent in de rol van MIPT-afgestudeerden in onderzoek, dan kan ik je vertellen dat Irina Lebedeva in 2008 afstudeerde aan het Instituut en Andrey Knizhnik, misschien in 1999, maar ik weet niet precies het jaartal. Ik wil er ook op wijzen dat Elena Bichoutskaia (afgestudeerd aan de St. Petersburg State University Faculteit der Natuurkunde) lid is van de Russische diaspora in het buitenland, wat typerend is voor de internationale samenwerking van Russische wetenschappers, " vertelde Andrey Popov aan de MIPT Persdienst.

De synthese van nikkel heterofullerenen wordt verondersteld te worden uitgevoerd onder elektronenbestraling, die wordt gebruikt in transmissie-elektronenmicroscopie met hoge resolutie (HRTEM) om gedetailleerde snapshots te verkrijgen die laten zien, indien nodig, afzonderlijke atomen. Een aantal eerdere experimenten uitgevoerd door verschillende onderzoeksgroepen toonden aan dat elektronische bestraling ook kan worden toegepast om een ​​verscheidenheid aan nanostructuren te synthetiseren, bijv. eenlaagse koolstof-fullereen-gevulde nanobuisjes werden omgezet in tweelaagse.

Met behulp van de nieuwste gegevens verkregen uit de HRTEM-afbeeldingen en de resultaten van computermodellering door methoden van moleculaire dynamica, de wetenschappers hebben de potentiële mogelijkheid aangetoond om grafeenvlokken met nikkelcluster om te zetten in nikkel-koolstof heterofullereen.

De wetenschappers, Hoewel, zijn niet zeker over de praktische toepassing van dergelijke heterofullerenen. Volgens Andrey Popov, "deze moleculen van het nieuwe type kunnen interessante elektronische, magnetisch, en optische kenmerken, of het kan mogelijk zijn om ze te combineren met enkele organische functionele complexen die interessant zijn voor biologen en artsen. Ze kunnen ook worden gebruikt om 3D-organisch-metaalstructuren te creëren om waterstof op te slaan".

In hun werk, de onderzoekers ontwikkelden en pasten een authentiek algoritme toe voor het modelleren van elektron-nanostructuur-interacties. Dit maakt het mogelijk rekening te houden met zowel snelle (slechts tientallen picoseconden) als langzame (hele seconden) processen. De snelle processen worden geassocieerd met elektronenbotsingen, en de langzame hebben betrekking op moleculaire ontspanning.