Fremgangsmåde til nikkel-carbon heterofullerener syntese

Forskere fra flere britiske, Spanske og russiske forskningscentre (MIPT, Institut for Spektroskopi RAS, Kurchatov Institute og Kintech Lab Ltd) har fundet frem til en metode til at syntetisere en ny type nikkel-carbonforbindelse. Artiklen med titlen "Formation of nikkel-carbon heterofullerenes under electron irradiation" er blevet publiceret af Dalton-transaktioner og er tilgængelig som fortryk på Arxiv.org. Artiklens første forfatter er Alexander Sinitsa, en MIPT-studerende, og den førende forfatter er Andrey Popov (Institute for Spectroscopy RAS, 1989 MIPT kandidat).

Heterofullerener er hule molekyler med en næsten sfærisk form, hvilken, i modsætning til de typiske fullerener, indeholder atomer af andre grundstoffer end kulstof. Sådanne forbindelser blev syntetiseret for et stykke tid siden, i 1991, men indtil nu ingen heterofullerener indeholdende nikkel, eller ethvert andet overgangsmetal, er opnået. Endnu, som forfatterne påpeger i deres artikel, overgangsmetaller bliver nu undersøgt som katalysatorer i syntesen af ​​kulstofnanorør og grafen.

"Jeg vil gerne understrege, at størstedelen af ​​beregningerne er udført af en studerende. Forhåbentlig, studerende besøger regelmæssigt MIPT-siden og bliver inspireret af deres kollegers succeser. Hvis du er specielt interesseret i rollen som MIPT-kandidater inden for forskning, så kan jeg fortælle dig, at Irina Lebedeva dimitterede fra instituttet i 2008, og Andrey Knizhnik, måske i 1999, men jeg er ikke helt sikker på året. Jeg vil også gerne påpege, at Elena Bichoutskaia (en Saint Petersburg State University Fakultet for Fysik) er medlem af den russiske diaspora i udlandet, som er typisk for russiske forskeres internationale samarbejde, " fortalte Andrey Popov til MIPT Press Service.

Syntesen af ​​nikkel heterofullerener formodes at blive udført under elektronbestråling, som bruges i højopløsningstransmissionselektronmikroskopi (HRTEM) for at opnå detaljerede snapshots, der viser, hvis det er nødvendigt, separate atomer. En række tidligere eksperimenter udført af forskellige forskningsgrupper viste, at elektronisk bestråling også kan anvendes til at syntetisere en række forskellige nanostrukturer, f.eks., et-lags kulstoffulleren-fyldte nanorør blev omdannet til to-lags.

Ved at bruge de seneste data opnået fra HRTEM-billederne og resultaterne af computermodellering ved hjælp af metoder til molekylær dynamik, forskerne har vist den potentielle mulighed for at omdanne grafenflager med nikkelklynge til nikkel-carbon-heterofulleren.

Forskerne, selvom, er ikke sikre på den praktiske anvendelse af sådanne heterofullerener. Ifølge Andrey Popov, "Disse nye molekyler kan afsløre nogle interessante elektroniske, magnetiske, og optiske funktioner, eller det kan være muligt at kombinere dem med nogle organiske funktionelle komplekser af interesse for biologer og læger. De kan også bruges til at skabe 3D organisk-metalliske strukturer til at opbevare brint".

I deres arbejde, forskerne udviklede og anvendte en autentisk algoritme til modellering af elektron-nanostruktur-interaktioner. Dette gør det muligt at tage hensyn til både hurtige (kun snesevis af picosekunder) og langsomme (varer i hele sekunder) processer. De hurtige processer er forbundet med elektronkollisioner, og de langsomme forholder sig til molekylær afslapning.