Krystaliczny nanografen wreszcie zsyntetyzowany

Tej cząsteczki poszukiwano od 70 lat. Wreszcie się udało zsyntetyzować krystaliczny nanografen

70 lat oczekiwania i wreszcie się udało. Naukowcy wreszcie zsyntetyzowali krystaliczny nanografen o właściwościach magnetycznych, którego istnienie do tej pory było jedynie przewidziane teoretycznie.

Od momentu stworzenia grafenu w 2004 r., naukowcy pracują nad opracowaniem nowych materiałów na bazie węgla i zrewolucjonizowania elektroniki. Naukowcy z Uniwersytetu w Osace opracowali krystaliczny nanografen, który do tej pory dawało się uzyskać tylko w ekstremalnie niskich temperaturach. Wyniki zostały opisane w Journal of the American Chemical Society.

Grafen wciąż nieuchwytny, a nanografen?

Grafen to płaska struktura złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Materiał ten kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, można go uznać za strukturę dwuwymiarową. Grafen fascynuje naukowców, gdyż wykazuje spektakularne właściwości – wydajny transport ładunków, a przy tym znacznie większą wytrzymałość od stali o podobnej grubości.

Czytaj też: Odkryto nowy materiał węglowy lepszy niż grafen

Nanostruktury grafenu cechują właściwości elektryczne i magnetyczne, które naukowcy chcieliby wykorzystać w przyszłości. Niestety, trudno je wytworzyć i badać. Japońscy naukowcy zrobili krok naprzód dzięki egzotycznym cząsteczkom o trójkątnym kształcie, znanym jako trianguleny.

Triangulen przez długi czas wymykał się syntezie w formie krystalicznej z powodu niekontrolowanej polimeryzacji. Zapobiegliśmy tej polimeryzacji poprzez ochronę steryczną – spulchnienie cząsteczki – i zrobiliśmy to w sposób, który nie wpłynął na jej podstawowe właściwości.

Shinobu Arikawa z Uniwersytetu w Osace

Triangulen opracowany przez Japończyków jest stabilny w temperaturze pokojowej, ale musi być przechowywana w atmosferze obojętnej, ponieważ pod wpływem tlenu ulega powolnej degradacji. Krystalizacja tego materiału była możliwa, co umożliwiło potwierdzenie jej teoretycznie przewidywanych właściwości, takich jak lokalizacja niesparowanych elektronów na krawędziach cząsteczki.

Mierząc jej właściwości optyczne i magnetyczne, potwierdziliśmy, że nasza cząsteczka znajduje się w trypletowym stanie podstawowym. Jest to stan elektroniczny, który może służyć jako doświadczalnie uchwytny model dla nanografenu o zygzakowatych krawędziach.

Ryo Shintani z Uniwersytetu w Osace

Dzięki kontrolowanej syntezie triangulenu, japońscy fizycy będą w stanie stworzyć materiały przyszłości. Trudno jednak powiedzieć, ile będziemy musieli na nie czekać, zwłaszcza gdy spojrzymy na powolne postępy w komercjalizacji grafenu.