Многослойные фуллерены - найдены!

Начиная с 1985 года, то есть со дня открытия фуллерена С₆₀, ученые не перестают искать новые формы углерода. Как написано в ноябрьском номере журнала "Саrbon" за 1999 год, на сей раз удача улыбнулась российско-японскому коллективу из Международного центра исследований материалов (Япония), которому удалось найти многослойные фуллерены. Дело было так.

В поисках необычных структур исследователи взяли сажу, полученную лазерным пиролизом бензола. В течение часа ее отжигали при 3000^oС в атмосфере аргона: а затем в просвечивающий электронный микроскоп стали рассматривать, что получилось в результате. Поначалу ничего нового видно не было – лишь хорошо известные сферические и полигональные наночастицы, подобные фуллеренам, размером от 100 до 400 ангстрем с многослойными стенками. Такие структуры известны для раз личных саж еще с 60-х годов, разве что вновь полученные были мельче, совершеннее и напоминали сверхфуллерены, обнаруженные в карельс ком минерале шунгите. Но зоркий глаз сумел заметить на краях некоторых наночастиц значительно меньшие объекты.

Чтобы их отделить, сажу прокалили в вакууме при температуре 1600^oС. Около двух процентов порошка сублимировало и осело на подложке в виде коричневой пленки. Как оказалось, большая часть этой пленки состояла из молекул фуллерена диаметром 8,1 А и 11,9 А, что соответ ствует С₈₀ и С₁₈₀. Но как видно на фотографии, полученной в просвечивающем электронном микроскопе, есть и другие молекулы, состоящие из нескольких слоев.

На фотографии можно разглядеть о крайней мере две их разновидности: двойную сферу диаметром 14 А и тройную сферу диаметром 20 А. И это, по мнению авторов исследования, первое наблюдение вложенных друг в друга фуллеренов. Если рассчитать диаметры молекул, то окажется, что в первом случае это С₆₀ внутри С₂₄₀, а во втором – С₈₀ и С₂₄₀, вложенные, как матрешки в С₅₆₀.

Такие многослойные фуллерены – новый вид углеродных кластеров. Ученые считают, что было бы интересно получить из них кристалл и сравнить его свойства со свойствами эндометаллофуллеренов (фуллеренов с атомом металла внутри); до сих пор они были единственным объектом на основе фуллерена, внутрь которого удалось что-то поместить.

Исследование проводили доктор химических наук В.З.Мордкович, кандидат физико-математических наук А.Г.Умнов, доктор физики Т.Иносита и доктор материаловедения М.Ендо. Связаться с ними можно по адресу:
vladimir@icmr.co.jp