Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nově připravené modifikace uhlíku zajímavým způsobem kombinuje grafen a fullereny. V šestiúuhelníkové struktuře grafenu jsou jednotlivé atomy uhlíku nahrazeny právě podjednotkami fullerenu. Výsledek se označuje jako grafulleren. Jedná se o 2D materiál v tom smyslu, že se ho podařilo připravit i v podobě jediné vrstvy. Samozřejmě má ale mnohem větší tloušťku než grafen, protože jeho základními jednotkami jsou 3D uhlíkové klece.
Nový alotrop uhlíku vytvořili vědci z několika amerických univerzit (mj. Columbia University a University of Florida) pomocí chemického transportu par (CVT, viz analogie CVD, chemická depozice z par). Zahříváním známého fullerenu C60 s hořčíkem se nejprve vypěstovaly krystaly fullerenových polymerů dopovaných, respektive propojených hořčíkem. Poté byly z objemového materiálu exfoliovány jednotlivé listy grafullerenu a k odstranění hořčíku se použila zředěná kyselina. (V normální 3D podobě se materiál po odstranění hořčíku označuje jako grafullerit, viz grafen-grafit). Hlavní autorka studie Elena Meirzadeh z Columbia University říká, že výsledek je příjemným překvapením, protože samozřejmě bylo potřeba počítat s tím, že po odstranění hořčíkového lešení se rozpadne i celá uhlíková struktura.
První experimenty ukázaly, že materiál vyniká tepelnou vodivostí, což má být důsledkem silných kovalentních vazeb uvnitř každého listu grafullerenu.. Jako potenciální využití se tedy nabízí chlazení elektroniky nebo třeba i ochranný povlak pro kosmické lodě a další zařízení. Grafulleren má také polarizovat a dále modifikovat světlo (confined light) a mít tedy potenciálně speciální využití pro aplikace v optoelektronice. Dále má být schopen přijímat velké množství elektronů navíc a vytvářet laditelné supermřížkové struktury, v čemž se blíží grafenu.
Jak uvádí spoluautor práce Xavier Roy(též Columbia University), fullereny jako základní jednotky lze navíc propojit mnoha různými způsoby, což vede k různým elektrickým, magnetickým a optickým vlastnostem příslušného materiálu. Navíc vedle nejznámějšího fullerenu C60, kopacího míče, se nabízejí i další fullereny, relativně dobře prozkoumané jsou uhlové klece ze 70, 76 nebo 84 atomů.
Elena Meirzadeh et al, A few-layer covalent network of fullerenes, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05401-w
Zdroj: Columbia University Quantum Initiative/Phys.org. ChemistryWorld, The Register a další
