Naukowcy stworzyli nową strukturę, otoczkując pojedynczą warstwę cząsteczek fulerenów dwoma arkuszami grafenu. Wkład projektu PICOMAT, korzystającego z unijnego dofinansowania, pomógł zademonstrować pierwsze bezpośrednie zdjęcia zawieszonej heterostruktury 0D/2D. W jej skład wchodzą cząsteczki C60 między dwiema warstwami grafenu w zawieszonym sandwichu buckyball, jak opisano w
artykule opublikowanym w »Science Advances«.
Naukowcy informują, że odkryli „czyste i uporządkowane wyspy C60 o grubości jednej cząsteczki, osłonięte warstwami grafenu od próżni w kolumnie mikroskopu”. Dodają, że materiał był częściowo chroniony przed uszkodzeniem radiacyjnym w czasie obrazowania za pomocą skaningowego transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Otrzymane struktury zawierają duże i czyste atomowo obszary, umożliwiając bezpośrednią analizę wysp C60 za pomocą skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (STEM).
Nowa era badań nad węglem
Jako jeden z najbardziej wszechstronnych pierwiastków, węgiel zajmuje od wielu lat poczesne miejsce w materiałoznawstwie. Ma kilka odmian alotropowych o odmiennej wymiarowości oraz wykazuje wiele różnych geometrii wiązań, co przyciągnęło uwagę naukowców. W 1991 r. przedmiotem zainteresowania stały się jednowymiarowe nanorurki węglowe, a w 2004 r. naukowcy zaczęli eksperymentować z dwuwymiarową odmianą węgla – grafenem. Powstały już różne kombinacje odmian alotropowych węgla, takie jak wypełnione fulerenami nanorurki węglowe (węglowe strączki grochu) oraz grafen przekładany fulerenami.
Badania prowadzone w ramach projektu PICOMAT (Picometer scale insight and manipulation of novel materials) są interesujące ze względu na stworzenie układu fulereny-grafen. Naukowcy zbudowali nowy materiał, który wypełnia lukę w dostępnych kombinacjach hybrydowych heterostruktur węglowych. Dzięki temu, że sandwich grafenowy zapewnia nanoskalową komorę reakcyjną i czysty interfejs dla próżni w kolumnie mikroskopu, możliwe jest obserwowanie dynamiki cząsteczek za pomocą elektronowego mikroskopu transmisyjnego. Naukowcy z Uniwersytetu Wiedeńskiego oczekują, że w ten sposób otworzą się nowe ścieżki przed zainteresowanymi badaniem struktur innych cząstek otoczkowanych w ten sam sposób.
Jak zrobić sandwicha?
Naukowcy zrobili sandwiche wykorzystując ciepło do odparowania C60 na dostępne na rynku siatki TEM pokryte grafenem. Następnie umieścili na tym drugą siatkę pokrytą grafenem i zapewnili styczność dwóch warstw, odparowując kropelkę rozpuszczalnika. W odróżnieniu od pojedynczej warstwy grafenu, w sandwichu znajdują się także jednocząsteczkowe warstwy fulerenów, których krawędzie wykazują nieliniowy kontrast w formie wzoru mora zawieszonych warstw grafenu.
Praktyczne zastosowania
Naukowcy wyjaśniają, że sandwiche buckyball mają charakteryzować się zhybrydyzowanymi właściwościami, które mogą mieć szereg zastosowań, od nanoskalowych laserów, przez matryce kubitów spinowych, po nanoskalowe elementy mechaniczne. Ponadto zauważają, że wzajemna interkalacja zasadowo-metalowa może przekształcić je w wysokotemperaturowe nadprzewodniki.
Więcej informacji:
strona projektu w serwisie CORDIS
poleca:
