Forskare från flera brittiska, Spanska och ryska forskningscentra (MIPT, Institutet för spektroskopi RAS, Kurchatov Institute och Kintech Lab Ltd) har kommit på en metod för att syntetisera en ny typ av nickel-kolförening. Artikeln med titeln "Formation of nickel-carbon heterofullerenes under electron irradiation" har publicerats av Dalton transaktioner och finns tillgänglig som förtryck på Arxiv.org. Den första författaren till artikeln är Alexander Sinitsa, en MIPT-student, och den ledande författaren är Andrey Popov (Institute for Spectroscopy RAS, 1989 MIPT-examen).

Heterofullerener är ihåliga molekyler med en nästan sfärisk form, som, till skillnad från de typiska fullerenerna, innehåller atomer av andra grundämnen än kol. Sådana föreningar syntetiserades för ett tag sedan, 1991, men hittills inga heterofullerener innehållande nickel, eller någon annan övergångsmetall, har erhållits. Än, som författarna påpekar i sin artikel, övergångsmetaller studeras nu som katalysatorer i syntesen av kolnanorör och grafen.

"Jag skulle vilja betona att majoriteten av beräkningarna har utförts av en student. Förhoppningsvis, studenter besöker regelbundet MIPT-webbplatsen och inspireras av sina kollegors framgångar. Om du är särskilt intresserad av rollen som MIPT-utexaminerade inom forskning, då kan jag berätta att Irina Lebedeva tog examen från institutet 2008, och Andrey Knizhnik, kanske 1999, men jag är inte riktigt säker på året. Jag skulle också vilja påpeka att Elena Bichoutskaia (en examen från Sankt Petersburg State University Faculty of Physics) är medlem av den ryska diasporan utomlands, vilket är typiskt för internationellt samarbete mellan ryska forskare, " berättade Andrey Popov för MIPT Press Service.

Syntesen av nickelheterofullerener är tänkt att utföras under elektronbestrålning, som används i högupplöst transmissionselektronmikroskopi (HRTEM) för att få detaljerade ögonblicksbilder som visar, om det behövs, separata atomer. Ett antal tidigare experiment utförda av olika forskargrupper har visat att elektronisk bestrålning också kan användas för att syntetisera en mängd olika nanostrukturer, t.ex., enlagers kolfullerenfyllda nanorör omvandlades till tvålagers.

Med hjälp av de senaste data som erhållits från HRTEM-bilderna och resultaten av datormodellering med metoder för molekylär dynamik, forskarna har visat den potentiella möjligheten att omvandla grafenflingor med nickelkluster till nickel-kol-heterofulleren.

Forskarna, fastän, är inte säkra på den praktiska tillämpningen av sådana heterofullerener. Enligt Andrey Popov, "de här nya molekylerna kan avslöja några intressanta elektroniska, magnetisk, och optiska funktioner, eller så kan det vara möjligt att kombinera dem med några organiska funktionskomplex av intresse för biologer och läkare. De kan också användas för att skapa 3D-organisk-metalliska strukturer för att lagra väte".

I sitt arbete, forskarna utvecklade och tillämpade en autentisk algoritm för modellering av elektron-nanostrukturinteraktioner. Detta gör det möjligt att ta hänsyn till både snabba (bara tiotals pikosekunder) och långsamma (varar i hela sekunder) processer. De snabba processerna är förknippade med elektronkollisioner, och de långsamma relaterar till molekylär avslappning.