Sandia Observent la Naissance de Buckyball - Pour Confirmer l'Hypothèse de Smalley

Published on November 22, 2007 at 10:19 AM

Presque chacun à la communauté scientifique n'a entendu parler des buckyballs, mais de personne jusqu'à ce que Jianyu Huang de Sandia ait vu on étant défrayé.

Buckyballs - plus formellement connu sous le nom de buckminsterfullerene C-60 - soyez des nanostructures carbone-joints nommés pour leur ressemblance aux macrostructures de voûte géodésique favorisées pour leur force par l'écologiste Buckminster Fuller.

En plus de la force produite par leur carbone-carbone colle - « les liaisons chimiques les plus intenses en Mère Nature, » dit Huang, qui semble toujours intimidé par les propriétés du nanomaterial - les formes de structure une cage relativement imperméable qui peut-être pourrait en toute sécurité transporter des molécules d'hydrogène pour l'essence, ou les doses de médicament minuscules sur les sites visés au sein du corps humain.

Mais avant que leur utilisation répandue soit possible, les buckyballs doivent être disponibles dans de grands nombres. Pour réaliser cela, une meilleure compréhension de la façon dont ils forment il est essentielle.

« Nous avons maintenant la première épreuve directe, in situ, expérimentale de l'hypothèse - très significative en communauté scientifique - que ces structures sont constituées par « shrink-wrapping passionné » des feuilles de carbone, » dit Huang.

C'est-à-dire, le chauffage courbe des feuilles de carbone d'unique-atomique-couche dans les cuvettes nanoes, et ajoute alors plus d'atomes de carbone à l'arête des cuvettes jusqu'à la formation des fullerenes géants - plus grands, versions moins stables de la molécule C-60. L'application de la chaleur Prolongée ramène ces fullerenes - le « emballage en papier rétrécissable » est la condition favorisée - à la taille des molécules C-60 stables, le buckyball : le plus petit arrangement stable des atomes de carbone dans cette forme.

Dans davantage de chauffage, le buckyball disparaît, fournissant plus d'épreuve que le stade de buckyball avait été atteinte.

Le codiscoverer de Buckyball (1985) et le Prix Nobel (1996) Richard Smalley avaient présumé que des buckyballs sont formés de cette fa4con, mais à sa mort en 2005 aucune confirmation expérimentale n'était pourtant méthodes disponibles et autres ont été proposées.

Un document détaillant le travail a été publié dans les Lettres Matérielles de Révision du 26 octobre.

La découverte de Huang s'est produite inopinément. Il en fait recherchait des imperfections dans la résistance de nanotube. Courant électrique de Transmission par l'extrémité de taille d'un atome d'un microscope de perçage d'un tunnel de lecture (STM) - lui-même à l'intérieur d'un microscope électronique de boîte de vitesses (TEM) - il a eu passionné un nanotube de carbone multiwalled 10 pardiamètres à approximativement 2.000 degrés Celsius quand il a vu les shell extérieures des fullerenes géants former des écaillements dans le nanotube. Images de Haute définition les 2-D du procédé pris par une Caméra ccd fixée au microscope ont affiché les fullerenes réduisant de diamètre, linéairement avec du temps, jusqu'à ce que les structures soient devenues la taille de C-60, le plus petit arrangement des atomes de carbone qui forment la forme de soccerball.

Alors les buckyballs ont disparu.

Les Simulations produites à la demande de Huang par l'équipe de Boris Yakobson chez Rice University, qui coauthored l'exposé Synoptique Matériel, prouvent que la chauffage pourrait réduire des fullerenes en émettant les dimères de carbone (paires d'atomes) jusqu'à ce qu'ils aient atteint la forme de base de buckeyball. Davantage de démontage des paires de carbone s'est effondré la structure.

Buckyballs sont constitués par des arrangements hexagonaux et pentagonaux des atomes de carbone qui semblent piqués ou soudés ensemble, dans l'aspect tout comme un ballon de football. Leur lordose, cependant, est provoquée par seuls les pentagones, 12 à un buckyball. Les atomes de Départ partent du même nombre de pentagones jusqu'à ce que le fullerene rétrécisse ci-dessous sa plus petite forme stable, ci-dessous laquelle le buckyball se désagrège.

« J'avais l'habitude d'étudier des métaux, » dit Huang, qui a grandi dans un village agricole Chinois distant et emploie maintenant les instruments les plus complexes au Centre de Sandia pour les Nanotechnologies Intégrées (CINT). « Mais les nanomaterials de carbone me sont maintenant beaucoup plus intéressants. »

CINT est un effort conjoint des laboratoires nationaux de Sandia et de Los Alamos et est supporté par le Bureau de la DAINE de la Science.

La découverte de buckyball a été au commencement effectuée par Huang sur les instruments assimilés à l'Université de Boston, et alors interprétée à CINT.

« La sonde de STM à l'intérieur du TEM est très un puissant outil en nanotechnologie, » Huang dit. « La sonde de STM est comme le doigt de Dieu : elle peut saisir extrêmement des petits objets, aussi petits comme réseau atomique unique, permettant à moi de faire le nanomechanics, au nanoelectronics, et même aux études thermiques des nanotubes et des nanowires de carbone. »

La recherche était payée pour par le programme Contrôlé en laboratoire de Recherche et développement de CINT et de Sandia.

Les images Atomiques de l'intérieur d'un nanotube affichent la formation des fullerenes, leur réduction aux buckyballs C-60, et leur dispersion si passionnées au delà de cette remarque. Les images ont été prises par un microscope électronique de boîte de vitesses.

http://www.sandia.gov

Last Update: 17. January 2012 10:31

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