(PhysOrg.com) - Sedan de upptäcktes i mitten av 1980 -talet fullerener har orsakat en känsla. De små ihåliga sfärerna av 60 kolatomer, konstruerad av femkanter och sexkantar som miniatyrfotboll, har ovanliga fysiska egenskaper. Sålänge, en mängd olika fullereninnehållande material har utvecklats.
Nu har en ny variant gjorts:Ett ryskt och japanskt team har tagit fram det första materialet av tvådimensionella fullerenlager som fungerar som en metall. Som forskarna rapporterar i tidskriften Angewandte Chemie , denna nya klass av föreningar skulle kunna öppna en väg mot nya supraledande material.
Alla tidigare kristallhaltiga kristaller med metalliska egenskaper har varit en- eller tredimensionella strukturer och innehöll metallelement. Dmitri V.Konarev, Gunzi Saito, och deras arbetskamrater från Tjernogolovka, Kyoto, och Nagoya hade ambitionen att göra ett metalliskt ledande fullerensalt som innehåller tvådimensionella fullerenlager. Dessutom, de ville att den skulle vara fri från metalljoner, som endast innehåller elementen kol, väte, och kväve.
För att detta ska fungera, tre olika komponenter behövdes:1) fullereneanjoner, negativt laddade "miniatyrfotbollsbollar"; 2) positivt laddade organiska motjoner (katjoner); och 3) stora neutrala organiska molekyler. Komponent 2, katjonerna, behövs för att upprätthålla rätt fördelning av elektrisk laddning i materialet. Den neutrala föreningen 3 säkerställer det korrekta rumsliga arrangemanget av de enskilda byggstenarna inom kristallstrukturen.
Problemet:fullereanjoner i en kristall har en tendens att bilda par. För att materialet ska fungera som en metall, fullereanjonerna måste packas tätt i sitt lager. Endast när geometrin och storleken på den neutrala partnern är helt rätt fungerar detta. Teamet valde att använda triptycen som den neutrala komponenten; detta är ett aromatiskt ringsystem vars form påminner om en trebladig propeller. Den organiska katjonen de använde har en burliknande struktur.
Resultatet är en kristall där fullerenskikt alternerar med skikt gjorda av de två andra partnerna. Fullerenskiktet har en bikakestruktur där varje liten, negativt laddad "fotboll" har sex angränsande grannar. Fullerenlagren är mycket ledande som en metall - även ner till temperaturer nära absolut noll (1,9 K), vilket är mycket ovanligt.
Det bör vara möjligt att producera andra material i denna klass genom att variera de enskilda partnerna. Undersökningarna förväntar sig att detta kommer att producera material med exotiska elektroniska egenskaper, såsom nya superledare eller spinnvätskor, som är material som visar ett ovanligt magnetiskt tillstånd vid absolut noll.
