Впервые получены фуллерены, наполненные скандием
Российские ученые впервые синтезировали сверхжесткий материал на основе углеродных наноструктур со скандием. Он состоял из соединенных между собой молекул фуллеренов с атомами скандия и углерода внутри. Результаты исследования могут лечь в основу методов получения новых сверхтвердых материалов, которые в будущем найдут применение в фотовольтаике и оптических приборах, наноэлектронике и биомедицине.
Фуллерены представляют собой многогранники из атомов углерода, соединенных между собой в подобие футбольного мяча. Такие структуры используются в качестве наноконтейнеров, например, внутрь можно поместить атомы металлов и получится эндоэдральные (то есть наполненные) фуллерены. Последние подходят для изготовления батарей и ультражестких материалов.
Ученым НИТУ «МИСиС», Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов, ИФ СО РАН и других организаций впервые удалось получить эндоэдральные фуллерены с «наполнителем» из скандия в достаточных количествах и исследовать процесс их полимеризации.
Авторы синтезировали образцы из углеродного конденсата с помощью высокочастотной дуги. После их поместили в ячейки с алмазными наковальнями — устройствами, позволяющими проводить эксперименты с точно заданными параметрами давления и температуры.
«Исследование показало, что с атомов скандия происходит перетекание заряда на атомы углерода, а это усиливает химическую активность фуллеренов и стимулирует процесс полимеризации. В таком случае материал получается менее жестким по сравнению с кристаллами полимеризованных фуллеренов без скандия, но в то же время и давление фазового перехода уменьшается, что упрощает экспериментальное получение данной структуры», — поясняет Павел Сорокин, д.ф.-м.н., доцент, ведущий научный сотрудник НИЛ «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС».
Авторы отмечают, что результаты исследования позволяют рассматривать эндоэдральные фуллерены не только как наноструктуры, представляющие фундаментальный интерес, но и как перспективный материал, который может быть востребован в различных областях науки и отраслях промышленности в будущем.
