Forskere syntetiserer nyt, ultrahårdt materiale

Russiske videnskabsmænd har syntetiseret et nyt ultrahårdt materiale bestående af scandium indeholdende kulstof. Den består af polymeriserede fullerenmolekyler med skandium og carbonatomer indeni. Arbejdet baner vejen for fremtidige undersøgelser af fulleren-baserede ultrahårde materialer, hvilket gør dem til en potentiel kandidat til fotovoltaiske og optiske enheder, elementer af nanoelektronik og optoelektronik og biomedicinsk teknik som højtydende kontrastmidler. Undersøgelsen blev offentliggjort i Carbon .

Opdagelsen af ​​nye kulstofmolekyler kendt som fullerener for næsten 40 år siden var et revolutionerende gennembrud, der banede vejen for fullerennanoteknologi. Fullerener har en sfærisk form lavet af femkanter og sekskanter, der ligner en fodbold, og et hulrum inden for kulstoframmen af ​​fullerenmolekyler kan rumme en række atomer.

Indførelsen af ​​metalatomer i kulstofbure fører til dannelsen af ​​endohedrale metallofullerener (EMF), som er teknologisk og videnskabeligt vigtige på grund af deres unikke strukturer og optoelektroniske egenskaber.

Et team af forskere fra NUST MISIS, Technological Institute for Superhard and Novel Carbon Materials og Kirensky Institute of Physics har for første gang opnået scandiumholdige EMF'er og studeret processen med deres polymerisering. Polymerisering er den proces, hvorved ubundne molekyler bindes sammen for at danne et kemisk bundet polymeriseret materiale. De fleste polymerisationsreaktioner forløber med en hurtigere hastighed under højt tryk.

Efter at de skandiumholdige fullerener blev opnået fra kulkondensat ved hjælp af et højfrekvent lysbueudladningsplasma, blev de anbragt i en diamantamboltcelle, den mest alsidige og populære enhed, der bruges til at skabe meget høje tryk.

"Vi har fundet ud af, at gæsteatomer letter polymerisationsprocessen. Scandiumatomer ændrer fullerenbindingsprocessen fuldstændigt ved polarisering af kulstofbindingerne, hvilket fører til en stigning i deres kemiske aktivitet. Det opnåede materiale var mindre stift end uberørte polymeriserede fullerener, det var nemmere at opnå," sagde Pavel Sorokin, seniorforsker ved NUST MISIS Laboratory of Inorganic Nanomaterials.

Undersøgelsen vil bane vejen for studier af fullerite endohedrale komplekser som et makroskopisk materiale og gøre det muligt at betragte EMF ikke kun som en nanostruktur af fundamental interesse, men også som et lovende materiale, der kan være efterspurgt inden for forskellige områder af videnskab og teknologi i fremtiden, mener forskerne. + Udforsk yderligere

Afstembare elektroniske karakteristika for metallofullerener