Graphenähnliche Struktur, die aus einem Fulleren entsteht | Forschung

Ein einschichtiges Kohlenstoff-Allotrop wurde aus einem Fulleren hergestellt, das erste Mal, dass ein zweidimensionales Material aus Nanostrukturen anstelle von Atomen aufgebaut wurde.

2D-Materialien wie Graphen besitzen einzigartige elektronische und optische Eigenschaften, die sich aus ihrer sich wiederholenden Struktur aus konjugiertem Kohlenstoff ergeben. Dieses Bindungsmuster kann geändert werden, um physikalische Eigenschaften wie die Bandlücke abzustimmen, eine Eigenschaft, die bestimmt, ob das Material metallisch, halbleitend oder isolierend ist. Bisher konzentrierte sich die Forschung darauf, diese Systeme aus einzelnen Atomen zu erzeugen, aber Nanocluster wie Fulleren können sich theoretisch auf ähnliche Weise verbinden, um komplexere Monoschichten mit unterschiedlichen Eigenschaften zu bilden.

Fulleren-Mikroskopbild

Ein Team in China hat nun das erste 2D-Kohlenstoffmaterial aus einem Fulleren hergestellt. C60 Einheiten wurden in Gegenwart von Magnesium polymerisiert, um kovalent gebundene Fullerenschichten zu bilden, die durch Magnesiumionen getrennt waren. Starke Magnesium-Kohlenstoff-Bindungen zwischen den Schichten unterstützten diese Volumenstruktur, verhinderten jedoch die Entfernung einzelner Fullerenschichten.

Das Team wendete daher eine Strategie zum Schneiden organischer Kationen an und mischte den Bulk-Kristall mit Tetrabutylammoniumsalicylat, um die Monoschichten der Komponenten zu isolieren. Die Magnesiumkationen koordinierten stark mit den sauerstoffhaltigen Salicylatanionen und tauschten sich im Wesentlichen mit den Tetrabutylammoniumionen aus, um eine neue interkalierte Fullerenstruktur zu bilden. Diese voluminöseren Kationen vergrößerten den Abstand zwischen den Schichten, was bedeutet, dass durch leichtes Schütteln die einzelnen Fullerenblätter getrennt werden konnten.

Die resultierende Nanocluster-Monoschicht ist ein Halbleiter mit einer einzigartig welligen Oberfläche, was ihn zu einem vielversprechenden Kandidaten für optoelektrische 2D-Bauelemente macht.

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