Odkryto nową postać grafenu

Do niedawna naukowcy znali tylko dwie postacie czystego węgla - twardy diament i miękki, szaroczarny grafit. W roku 1985 odkryto jednak, że atomy węgla mogą się łączyć w maleńkie, puste w środku kulki, zwane fullerenami. Później naukowcy nauczyli się również uzyskiwania długich, ultra cienkich węglowych rurek (nanorurek) oraz grafenu - płaskich arkuszy grubości jednego atomu węgla. Odkrycie fullerenów zostało zresztą uhonorowane Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii (1996 - Harold Kroto R.E. Smalley i R.F. Curl jr.). Natomiast Nobla w dziedzinie fizyki przyznano za badania nad grafenem (2010 - Andriej Gejm i Konstantin Nowosiłow).

Teraz naukowcy z Boston College oraz uniwersytetu w Nagoi (Japonia) dokonali syntezy kolejnej odmiany węgla, nazwanej przez nich "rażąco wypaczonymi nanografenami" (grossly warped nanographenes).

Nowy materiał tworzą liczne, identyczne cząsteczki "wypaczonego grafenu", z których każda zawiera dokładnie 80 atomów węgla, połączonych w sieć zbudowaną z 26 pierścieni. Zamiast typowych sześciu atomów, pięć spośród pierścieni zawiera ich po 7, a jeden - tylko pięć. Brzegi cząsteczki, mającej średnicę nieco ponad nanometra są "udekorowane" 30 atomami wodoru.

Pierścienie o nieparzystej liczbie atomów nie tylko deformują węglową płaszczyznę, ale także zmieniają jej właściwości. Taki nanografen jest znacznie lepiej rozpuszczalny do zwykłego grafenu, różni się też od niego kolorem.

Pomiary elektrochemiczne wykazały, że zarówno zwykły, płaski grafen, jak i jego nowa pofałdowana odmiana, równie łatwo ulegają utlenieniu. Jednak "zdeformowany" grafen trudniej ulega redukcji.

Specjaliści od dawna mówili o właściwościach zwykłego grafenu, mającego dokonać przewrotu w mikro-, a raczej nanoelektronice. Wprowadzając do struktury grafenu liczne pierścienie o nieparzystej liczbie atomów węgla, naukowcy zademonstrowali, że elektroniczne właściwości grafenu mogą być modyfikowane w przewidywalny sposób dzięki precyzyjnie kontrolowanej syntezie chemicznej. (PAP)