Российские ученые впервые синтезировали сверхжесткий материал на основе углеродных наноструктур со скандием. Результаты исследования позволят разработать методы получения сверхтвердых материалов, которые в будущем могут найти применение в фотовольтаике, наноэлектронике, биомедицине и других областях. Статья опубликована в журнале Carbon.
Фуллерены — соединения, состоящие из атомов углерода, которые представляют собой многогранники с пяти- и шестиугольными гранями. Одно из уникальных свойств этих молекул кроется в их способности заключать внутри своего углеродного каркаса атомы и молекулы других веществ. Отдельный интерес для исследователей представляют так называемые эндоэдральные фуллерены, внутрь которых помещены молекулы металла, и их полимеры. Такие полимеры могут найти применение, например, в солнечных батареях и ультражестких материалах.
Ученым НИТУ «МИСиС», Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов и ИФ СО РАН впервые удалось получить эндоэдральные фуллерены с «наполнителем» из скандия и исследовать процесс их полимеризации. Ученые синтезировали фуллерены со скандием из углеродного конденсата с помощью высокочастотной дуги, а после помещали их в ячейки с алмазными наковальнями — устройства, позволяющие проводить эксперименты с точно заданными параметрами давления и температуры, в которых происходила полимеризация.
«Исследование показало, что с атомов скандия происходит перетекание заряда на атомы углерода, что усиливает химическую активность фуллеренов и стимулирует процесс полимеризации. В этом 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 соавтор исследования Павел Сорокин.
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.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
