Litteät fullereenifragmentit houkuttelevat elektroneja16.06.2023 Kioton yliopiston tutkijat ovat tuoneet esiin uusia näkemyksiä täysin hiiliatomeista koostuvien pallomaisten molekyylien eli fullereenien ainutlaatuisista kemiallisista ominaisuuksista. Löydöt saatiin aikaan tekemällä molekyyleistä litteitä fragmentteja, jotka yllättävästi säilyttivät ja jopa paransivat joitakin keskeisiä kemiallisia ominaisuuksia. "Työmme voi johtaa uusiin mahdollisuuksiin monissa sovelluksissa, kuten puolijohteissa, valosähköisissä muunnoslaitteissa, akuissa ja katalyyteissä", sanoo ryhmän johtaja Aiko Fukazawa Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) -instituutista. Yksi 60 hiiliatomisen fullereenien kiehtovimmista ominaisuuksista on kyky vastaanottaa elektroneja, prosessissa, joka tunnetaan pelkistyksenä. Elektroneja vastaanottavan luonteensa vuoksi fullereeneja ja niiden johdannaisia on tutkittu laajasti elektroneja kuljettavina materiaaleina orgaanisissa ohutkalvotransistoreissa ja orgaanisissa aurinkosähköissä. Siitä huolimatta fullereenit ovat poikkeava materiaaliluokka verrattuna muihin tavanomaisiin orgaanisiin elektronien vastaanottajiin, koska ne ovat kestäviä vaikka vastaanottavat useita elektroneja. Jopa ilman fullereenien symmetriaa ja kaarevuutta, suunnitelluilla litteillä fullereenifragmenteilla, jotka säilyttivät viisikulmaisen alirakenteen ja vastaanottivat samat määrät elektroneja kuin niiden rakenteessa on viisijäsenisiä renkaita. "Tämä yllättävä löytö korostaa viisikulmaisen alarakenteen ratkaisevaa merkitystä stabiilien monielektronien hyväksymisjärjestelmien luomisessa", Fukazawa sanoo. Kokeet paljastivat myös, että fragmentit osoittavat parannettua ultravioletin, näkyvän ja lähi-infrapunaisen valon absorbanssia verrattuna itse fullereenin rajoitetumpaan absorbanssiin. Tämä saattaa avata uusia mahdollisuuksia fotokemiassa, kuten valon käyttäminen kemiallisten reaktioiden käynnistämiseen tai valoanturien tai aurinkoenergiajärjestelmien kehittäminen. Tiimi tutkii nyt litteiden fullereenifragmenttien mahdollisuuksia monissa elektroninsiirtoprosesseihin liittyvissä sovelluksissa. On epätavallista saada näin korkea elektronien vastaanottokyky vain hiilestä koostuvissa molekyyleissä, jolloin vältetään tyypillinen vaatimus lisätä muita elektroneja vetäviä atomeja tai funktionaalisia ryhmiä hiilipohjaiseen runkoon. Muiden atomien tai kemiallisten ryhmien sisällyttämisen vaikutusten tutkiminen saattaa kuitenkin lisätä kemiallisien ominaisuuksien hallintaa ja monipuolisuutta. "Toivomme on olla edelläkävijä superelektroneja hyväksyvien hiilivetyjen tieteessä ja teknologiassa hyödyntämällä niiden suurta vapautta tutkiakseen rakenteellisten muutosten vaikutuksia", Fukazawa sanoo. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.