Científicos rusos han sintetizado un nuevo material ultraduro de escandio que contiene material de carbono. Consiste en moléculas de fullereno polimerizadas con escandio y átomos de carbono en su interior. El trabajo allana el camino para futuros estudios de materiales ultraduros basados en fullereno, convirtiéndolos en candidatos potenciales para dispositivos fotovoltaicos y ópticos, elementos de nanoelectrónica y optoelectrónica, ingeniería biomédica como agentes de contraste de alto rendimiento, etc. El estudio se publicó en la revista Carbon.
El descubrimiento de nuevas moléculas totalmente de carbono conocidas como fullerenos hace casi cuarenta años fue un avance revolucionario que allanó el camino para la nanotecnología de fullereno. Los fullerenos tienen una forma esférica hecha de pentágonos y hexágonos que se asemeja a una pelota de fútbol, y una cavidad dentro del marco de carbono de las moléculas de fullereno puede acomodar una variedad de átomos.
La introducción de átomos metálicos en jaulas de carbono conduce a la formación de metalofullerenos endoédricos (EMF) que son tecnológica y científicamente importantes debido a sus estructuras únicas y propiedades optoelectrónicas.
Polimerización de EMF
Un equipo de investigadores de NUST MISIS, el Instituto Tecnológico para Materiales de Carbono Superduros y Nuevos y el Instituto Kirensky de Física obtuvieron por primera vez EMF que contienen escandio y estudiaron el proceso de su polimerización. La polimerización es el proceso por el cual las moléculas no unidas se unen para formar un material polimerizado unido químicamente. La mayoría de las reacciones de polimerización proceden a un ritmo más rápido bajo alta presión.
Después de obtener los fullerenos que contenían escandio a partir del condensado de carbono utilizando un plasma de descarga de arco de alta frecuencia, se colocaron en una celda de yunque de diamante, el dispositivo más versátil y popular utilizado para crear presiones muy altas.
“Hemos descubierto que los átomos invitados facilitan el proceso de polimerización. Los átomos de escandio modifican por completo el proceso de enlace del fullereno mediante la polarización de los enlaces de carbono, lo que conduce a un aumento de su actividad química. El material obtenido era menos rígido que los fullerenos polimerizados prístinos, pero era más fácil de obtener”, dijo Pavel Sorokin, investigador principal del Laboratorio de Nanomateriales Inorgánicos NUST MISIS.
El estudio allanará el camino para estudios de complejos endoédricos de fullerita como material macroscópico y permitirá considerar los campos electromagnéticos no solo como una nanoestructura de interés fundamental, sino también como un material prometedor que puede tener demanda en varios campos de la ciencia y la tecnología en el futuro, según los investigadores.
Maite
08/05/2022