Учёные впервые "поймали" уникальные трубочки из углерода, которые ранее существовали только в теории. Это открытие может открыть новые горизонты в зелёной энергетике! Их назвали фуллертрубками, и состоят они из 130 атомов углерода.
Углерод поистине удивительный химический элемент, что только из него не получали в последнее время, один только графен чего стоит. Учёным доподлинно были известны две разновидности устойчивых молекулярных образований из углерода - углеродные нанотрубки - это скрученные в трубочки листы графена, и фуллерены - сферы из таких же листов. В теории не отрицалась возможность существования комбинации этих структур.
Но сейчас, возглавляя международную команду ученых, докторант по физике из Университета Монреаля Эммануэль Буррет успешно продемонстрировал их в реальной жизни и даже сумел сфотографировать некоторые из них.
Фуллерен C60 состоит из 60 атомов углерода и имеет форму футбольного мяча. Он относительно мал, сферичен и очень распространен. Фуллерены C120 встречаются реже. Они длиннее и имеют форму трубки, закрытой с обоих концов двумя половинками фуллерена C60. Фуллертруба C130 (или C130-D5h, ее полное научное название) более вытянута, чем C120, и встречается еще реже. Чтобы выделить ее, Буррет и его команда создали электрическую дугу между двумя графитовыми электродами для получения сажи, содержащей молекулы фуллерена и фуллертрубы. Затем с помощью теории функционала плотности (DFT) была рассчитана электронная структура этих молекул.
Используя специальное программное обеспечение, Буррет смог описать структуру молекулы C130: это трубка с двумя полусферами на концах, из-за чего она выглядит как микроскопическая капсула. Ее длина чуть меньше 2 нанометров, а ширина - 1 нм.
"Структура трубки в основном состоит из атомов, расположенных в виде шестиугольников, - говорит Буррет. - На двух концах эти шестиугольники соединены с пятиугольниками, что придает им округлую форму".
Открытие фуллертрубы C130 - важный шаг в развитии нанотехнологий и материаловедения. Демонстрация существования этой молекулы в реальности открывает новые возможности для ее изучения и потенциального применения. Одним из возможных применений фуллертрубы C130 может стать производство водорода. В настоящее время для этого используются катализаторы на основе платины и рубидия, которые являются редкими и дорогостоящими элементами. Замена их углеродными структурами, такими как C130, позволила бы производить водород более "зеленым" способом.
Источник:
DOI: 10.1021/jacs.3c09082
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!