Jahrzehnte alte Geheimnis der Buckyballs geknackt

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Nach der Erkundung für 25 Jahre, haben Wissenschaftler die Frage, wie gelöst die kultige Familie eingesperrt-Kohlenstoff-Moleküle Buckyballs Form genannt.

Die Ergebnisse von der Florida State University und der National Science Foundation unterstützt National High Magnetic Field Laboratory oder MagLab in Tallahassee, Florida, grundlegende Aufschluss auf die Selbstorganisation von Kohlenstoff-Netzwerken. Die Ergebnisse sollten haben wichtige Implikationen für Carbon Nanotechnologie und geben Einblick in die Entstehung der Raum Fullerene, die überall im Universum zu finden sind.

Viele Menschen wissen das Buckyball, auch als Fulleren von Wissenschaftlern kennen Molekül, C60, von den Titelseiten der ihre Schulbücher Chemie. In der Tat stellt das Molekül das ikonische Bild von "Chemie." Aber wie diese häufig in hohem Grade symmetrisch, schöne Moleküle mit äußerst faszinierenden Eigenschaften Form in erster Linie hat ein Geheimnis. Trotz weltweiten Untersuchung seit 1985 Entdeckung von C60 hat Fulleren seine Geheimnisse bewahrt. Wie? Es ist sehr energiereich Bedingungen geboren und wächst extrem schnell.

"Die Schwierigkeit mit Fulleren-Bildung ist, dass die beendet buchstäblich im Handumdrehen ist – es unmöglich ist zu sehen, wie der Zaubertrick ihres Wachstums durchgeführt wurde," sagt Paul Dunk, Hauptautor des Werkes.

In der Studie, veröffentlicht in Nature Communications am Ende des Mai beschreiben die Wissenschaftler ihre genialen Ansatz zu testen, wie Fullerene wachsen. "Wir begannen mit einer Paste aus bereits bestehenden Fulleren-Molekülen gemischt mit CO2 und Helium, Schoß es mit einem Laser, und anstatt zu zerstören die Fullerene waren wir überrascht, dass sie tatsächlich gewachsen war." Die Fullerene waren in der Lage zu absorbieren und Kohlenstoff aus dem umgebenden Gas zu integrieren.

Mithilfe von Fullerenen, die Heavy-Metal-Atome in ihren Zentren enthalten zeigten die Wissenschaftler, dass die Kohlenstoff-Käfige während des Prozesses geschlossen blieb. "Wenn die Käfige durch die Spaltung von offenen wuchs hätten wir verloren die Metall-Atome, aber sie blieben immer gesperrt," bemerkte Dunk.

Die Forscher arbeitete mit einem Team von MagLab Chemiker mit der Labor-9,4-Tesla Fourier Transform Ion Zyklotron Resonanz Massenspektrometer zu analysieren, die Dutzende von Molekülsorten erzeugt, wenn sie das Fulleren einfügen mit dem Laser erschossen. Das Gerät arbeitet durch die Trennung von Molekülen nach ihren Massen, so dass die Forscher, die Art und Anzahl der Atome in jedem Molekül zu identifizieren. Der Prozess ist für Anwendungen wie Ölverschmutzungen, Biomarker und Protein-Struktur verwendet.

Die Buckyball Forschungsergebnisse werden wichtig für das Verständnis von Fulleren-Bildung in Außerirdische Umgebungen. Die jüngsten Berichte von der NASA hat gezeigt, dass Kristalle von C60 im Orbit um ferne Sonnen sind. Dies deutet darauf hin, dass Fullerene möglicherweise häufiger im Universum, als wir dachten.

"Die Ergebnisse unserer Studie sicherlich sehr wertvoll bei der Entschlüsselung Fulleren Bildung in Außerirdische Umgebungen werden", sagte FSU Harry Kroto, ein Nobelpreisträger für die Entdeckung von C60 und Co-Autor der aktuellen Studie.

Die Ergebnisse liefern auch grundlegende Einblicke in Selbstmontage des anderen technologisch wichtigen Kohlenstoff-Nanomaterialien wie Nanoröhren und das neue Wunderkind der Familie Kohlenstoff Graphen.

Andere Mitarbeiter Forschung enthalten CNRS Institut für Werkstoffe in Frankreich und Nagoya University in Japan.

Anmerkung der Redaktion: Dargestellt, die Forscher in Behind the Scenes Artikel von der National Science Foundation, der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt wurden. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.