09.05.10 Fullerene bilden sich auf Graphen-Schichten aus Flocken

Fulleren-Bildung auf Graphenschichten

Forscher weisen Flocken-Bildung auf Graphen nach

Andrey Chuvilin (Universität Ulm) und Andrei N. Khlobystov (Universität Nottingham) weisen mit Hilfe von Transmissionselektronenmikroskopie Flockenbildung auf Graphenschichten nach und erklären die nachfolgende Bildung von Fullerenen.

Abb. 1: Simulierte Bildung von Fullerenen aus Flocken auf Graphen-Schichten.
Quelle: A. Chuvilin, A. N. Khlobystov, Nature Chemistry

Normalerweise werden Fullerene hergestellt, indem Graphit Laserstrahlen oder einem elektrischen Lichtbogen ausgesetzt wird. Dabei sollten sich nach gängiger Meinung einzelne Kohlenstoffatome oder kleinere Verbünde lösen und dann zu Fullerenen zusammenklumpen. Die Arbeit von Andrey Chuvilin und Andrei N. Khlobystov weist nun nach, dass sich Fullerene praktisch in einem Stück aus einer Graphenschicht lösen können. Die Forscher nutzen einen Elektronenstrahl, um Atome in einer einzelnen Graphenschicht anzuregen. Teile der Schicht brechen daraufhin auf und bilden Flocken, die sich - was mit Hilfe von Transmissionselektronenmikroskopie auch nachgeweisen wurde - zu sphärischen Halbkugeln verformen. Quantenchemische Simulation zeigt einen möglichen Weg zur Bildung von Fullerenen auf.

Die Frage lautet nun, ob diese Erkenntnisse zu einer verbesserten Produkten von Fullerenen führen kann - vielleicht unter Nutzung einer anderen Kohlenstoff-Quelle. Sobald die C60 und C70-Fullerene geschlossen sind, ist der thermodynamisch günstige Prozess beendet. Die Fullerene bleiben auch unter Elektronenbeschuss intakt. Graphen absorbiert überschüssige Energie. Ein direkter Vergleich zum Lichtbogen unter Inertgas ist schwierig, aber der Elektronenstrahl des Transmissionselektronenmikroskopes liesse sich am ehesten mit den Bedingungen unter Ausnutzung eines Lasers vergleichen. Und die Forscher weisen darauf hin, dass der vorgeschlagene Mechanismus nicht exklusiv vorherrschen muss. So könnten parallel zur Bildung von Fullerenen aus Flocken weiterhin kleinere Fragmente - z.B. C₂-Einheiten - beteiligt sein. Aber die Qualität des Graphits (oder einer einzelnen Graphen-Schicht) ist entscheidend für die Ausbeute an Fullerenen, was doch im Einklang mit dem vorgeschlagenen Mechanismus ist. Daher könnte die Arbeit neue Impulse geben, die Ausbeute an Fullerenen zu steigern.

Quelle:

Direct transformation of graphene to fullerene
A. Chuvilin, et. al., Nat. Chem. 2010, DOI: 10.1038/NCHEM.644

Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt:

Fullerene bilden sich auf Graphen-Schichten aus Flocken
(URL: https://www.organische-chemie.ch/chemie/2010/mai/fullerene.shtm)

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