Russische wetenschappers hebben een nieuw ultrahard materiaal gesynthetiseerd dat bestaat uit scandium dat koolstof bevat. Het bestaat uit gepolymeriseerde fullereenmoleculen met daarin scandium- en koolstofatomen. Het werk maakt de weg vrij voor toekomstige studies van ultraharde materialen op basis van fullereen, waardoor ze een potentiële kandidaat zijn voor fotovoltaïsche en optische apparaten, elementen van nano-elektronica en opto-elektronica, en biomedische technologie als hoogwaardige contrastmiddelen. Het onderzoek is gepubliceerd in Carbon .

De ontdekking van nieuwe, volledig koolstofmoleculen die bekend staan ​​als fullerenen, bijna 40 jaar geleden, was een revolutionaire doorbraak die de weg vrijmaakte voor fullereen-nanotechnologie. Fullerenen hebben een bolvorm gemaakt van vijfhoeken en zeshoeken die lijkt op een voetbal, en een holte in het koolstofframe van fullereenmoleculen kan een verscheidenheid aan atomen herbergen.

De introductie van metaalatomen in koolstofkooien leidt tot de vorming van endohedrale metallofullerenen (EMF), die technologisch en wetenschappelijk belangrijk zijn vanwege hun unieke structuren en opto-elektronische eigenschappen.

Een team van onderzoekers van NUST MISIS, Technological Institute for Superhard and Novel Carbon Materials, en Kirensky Institute of Physics hebben voor het eerst scandiumbevattende EMV's verkregen en het proces van hun polymerisatie bestudeerd. Polymerisatie is het proces waarbij ongebonden moleculen aan elkaar worden gekoppeld om een ​​chemisch gebonden gepolymeriseerd materiaal te vormen. De meeste polymerisatiereacties verlopen sneller onder hoge druk.

Nadat de scandiumhoudende fullerenen waren verkregen uit koolstofcondensaat met behulp van een hoogfrequent boogontladingsplasma, werden ze in een diamanten aambeeldcel geplaatst, het meest veelzijdige en populaire apparaat dat wordt gebruikt om zeer hoge drukken te creëren.

"We hebben ontdekt dat gastatomen het polymerisatieproces vergemakkelijken. Scandiumatomen veranderen het fullereenbindingsproces volledig door de polarisatie van de koolstofbindingen, wat leidt tot een toename van hun chemische activiteit. Het verkregen materiaal was minder stijf dan ongerepte gepolymeriseerde fullerenen, het was gemakkelijker te verkrijgen", zegt Pavel Sorokin, senior onderzoeker bij het NUST MISIS Laboratory of Inorganic Nanomaterials.

De studie zal de weg effenen voor studies van fullerite endohedrale complexen als macroscopisch materiaal en het mogelijk maken om EMV niet alleen te beschouwen als een nanostructuur van fundamenteel belang, maar ook als een veelbelovend materiaal waar vraag naar kan zijn op verschillende gebieden van wetenschap en technologie in de toekomst, denken de onderzoekers. + Verder verkennen

Afstembare elektronische karakteristieken voor metallofullerenen