SE

Unik kartläggning av hur kolstrukturer bildas

Med en ny metod har en fysiker vid Ume? universitet skapat de första kartorna som i detalj visar hur och när kolmolekyler med strukturen C60 bildar polymerer, i form av kedjor och plan, vid behandling under höga temperaturer och tryck. Resultaten har publicerats i tidskriften Scientific Reports.
Fullerener är en viktig klass av mycket stabila kolmolekyler, vilka kan vara formade som “fotbollar”, C60. Dessa bollar har intressanta egenskaper för nanoteknikomr?det och i cirka tjugo ?r har man vetat att man under högt tryck kan skapa kemiska bindningar mellan dessa molekyler s? att de bildar kedjor eller plan, s? kallat polymeriserat kol. Forskare har genomfört tusentals högtrycksexperiment för att studera detta fenomen eftersom vissa typer av s?dana polymeriserade fotbollar har rapporterats vara h?rdare än diamant, kunna användas för transistortillverkning eller ha andra intressanta egenskaper.
Trots detta saknas fortfarande b?de helhetssyn och detaljkunskap, eftersom varje mätning bara visat vad som hänt när materialet behandlats en viss bestämd tidsrymd vid ett visst tryck och en viss temperatur.
Med en ny, unik metod har Bertil Sundqvist, professor emeritus p? institutionen för fysik vid Ume? universitet, skapat de första noggranna kartorna över vad som händer med C60 när det behandlas under en timme vid temperaturer fr?n +100oC till +477oC (373K till 750 K) under tryck upp till 2.2 GPa (22 000 atmosfärer, det vill säga mer än 20 g?nger det tryck man finner i jordens djupaste hav).
? Genom att värma ena änden av en stav kan man vid ett visst tryck behandla C60 vid alla temperaturer inom ett visst omr?de samtidigt, och eftersom temperaturen mäts under behandlingen vet man vid vilken temperatur varje punkt behandlats, förklarar Bertil Sundqvist.
Provet kan sedan analyseras med Ramanspektroskopi som gör det möjligt att bestämma exakt hur m?nga bindningar som skapats till varje molekyl. P? s? sätt f?s en temperaturprofil vid varje tryck, och genom att kombinera profilerna kan en tv?dimensionell karta skapas. För att framställa kartorna krävdes tillsammans bara 16 lyckade högtrycksexperiment.
– Med hjälp av mina kartor kan man lätt hitta lämpliga tillverkningsvillkor för att skapa polymerer med det antal bindningar man önskar. Kartorna kan ocks? vara utg?ngspunkt för att skapa bättre teoretiska kunskaper och ökad först?else för mekanismerna bakom polymeriseringen, säger Bertil Sundqvist.
Molekylen C60, en s? kallad fulleren med 60 kolatomer, har en rad intressanta kemiska och fysikaliska egenskaper, och upptäckten av den belönades med Nobelpriset i kemi ?r 1996.
Originalpublikation:
Bertil Sundqvist: Mapping intermolecular bonding in C60. Scientific Reports 4 (Nature Publications). Article number: 6171. Doi: 10.1038/srep06171
http://www.nature.com/srep/2014/140822/srep06171/full/srep06171.html
För mer information, kontakta gärna:
Bertil Sundqvist, institutionen för fysik vid Ume? universitet
E-post: [email protected]
Bildtext: Om varje molekyl har en bindning skapas molekylpar, med tv? bindningar f?s kedjor, med tre förgrenade kedjor, och fyra ger tv?dimensionella plan. Bilden visar en karta över hur stor andel av molekylerna i materialet som bildat molekylpar vid olika tryck (GPa) och temperaturer (K); motsvarande kartor för tillverkning av molekylära kedjor och tv?dimensionella plan har ocks? skapats. 350 K motsvarar 77 grader Celcius. Bild: Nature publishing groups publicerad under Creative Commons licence. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Ume? universitet
Ume? universitet är ett av Sveriges största lärosäten med drygt 32 000 studenter och 4300 anställda. Här finns internationellt väletablerad forskning och en stor m?ngfald av utbildningar. V?rt campus utgör en inspirerande miljö som inbjuder till gränsöverskridande möten ? mellan studenter, forskare, lärare och externa parter. Genom samverkan med andra samhällsaktörer bidrar vi till utveckling och stärker kvaliteten i forskning och utbildning.0000Skicka som e-post
Share this

Artykuly o tym samym temacie, podobne tematy