• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Teadlased vaatlesid esimest korda reaalajas grafeeni muutumist C60-fullereeniks

13.06.2010 by Stiina Kristal Leave a Comment

Läbistuselektronmikroskoopiat kasutades olid Hispaania, Saksamaa ning Suurbritannia teadlased esmatunnistajateks grafeenlehtede muundumisele sfäärilisteks fullereenideks, inglise keeles tuntud kui ka ‘buckyballs,’ Buckminster fullerenes, eesti keeles ka C-60 fullereenina. Usutavasti annab eksperiment ka uut informatsiooni C-60 fullereenide tekkeprotsessi kohta, mis on aatomskaalas siiani saladuseks.

,,See on esimene kord kui keegi on otseselt fullereeni tekkimist jälginud,” sõnas Andrei Khlobystov Nottinghami Ülikoolist. ,,Varsti pärast fullereeni avastamist 25 aasta eest pakuti tekkemehanismina välja nö. ‘ülevalt alla’ variant. See lükati aga varsti kõrvale, sest pooldati mitmeid erinevaid ‘alt-üles’ mehhanisme, eelkõige seetõttu, et ei mõistetud, kuidas saab grafeenlehest moodustuda fullereen. Samuti polnud võimalik fullereeni tekkimist otseselt jälgida,” kirjutab physorg.com.

Läbistuselektronmikroskoobi pildid kujutavad fullereeni moodustumist grafeenist. (a) grafeenlehe ääred muudavad elektronkiire all pidevalt kuju. (b) lõpptulemus. (c)-(h) lähivõtted fullereeni tekkimisest. Pilt: Andrey Chuvilin, et al.

Ajakirjas Nature Chemistry ilmunud artiklis selgitavad teadlased, et fullereeni moodustumise ‘ülevalt-alla’ tekkeprotsessil on neli sammu, mida kvantkeemilise modelleerimise abil ka seletada saab. Esimeseks oluliseks sammuks on süsinikuaatomite kaotamine grafeenlehe äärtelt. Kuna aatomid grafeenlehe äärtel on muu struktuuriga ühendatud vaid kahe keemilise sideme abil, said teadlased aatomite ükshaaval eemaldamiseks kasutada mikroskoobi kõrge energiaga elektronkiirt. Elektronkiire all paistab nagu muudaks grafeenleht pidevalt oma kuju. Aatomite kaotamine grafeenlehe äärtest on protsessi kõige tähtsam samm, sest see lükkab struktuuri tasakaalust välja ning põhjustab seega kõiki kolme järgnevat sammu.

Grafeenlehe äärtes olevad vabade keemiliste sidemete otsade tõttu tekivad grafeeni äärtes viisnurgad, misjärel paindub grafeen kausikujuliseks. Need protsessid on mõlemad termodünaamiliselt kasulikud, sest nad viivad äärtes asuvad süsiniku aatomid üksteisele lähemale, tehes võimalikuks nende keemilise sidustumise.

Neljanda ja viimase sammuna sidustuvad süsiniku aatomid paindunud grafeenis tõmbluku sarnaselt, sulgedes sellega kõik ääred, mille tulemusena tekibki puurisarnane sfääriline fullereen. ‘Lukustumisprotsess’ vähendab vabade keemiliste sidemete arvu ning seega on sfääriline fullereen sellistes tingimustes süsiniku jaoks kõige stabiilsem ülesehitusega. Kui kõik lahtised ääred on täielikult sulgunud, ei saa ühend enam ühtki aatomit kaotada, ning elektronkiir ei avalda fullereenile mingit mõju.

C-60 fullereen

Kuigi sfäärilisi fullereene on grafiidist juba praegu võimalik suures koguses valmistada, pole teadlased siiani nende tekkemehhanismi täielikult mõistnud. Antud uurimuses suutsid teadlased tänu reaalajas vaatlustele teha kindlaks kõik struktuursed muutused, mis grafeen sfäärilise fullereeni moodustamiseks läbima pidi. Tulemused aitavad lahendada fullereeni molekulide tekke saladuse, seletades näiteks, miks saab fullereeni valmistada laseraurutamise abil.

,,Fullereeni tekke otsese vaatamiseks peavad grafeenlehekesed olema asetatud elektronkiirega risti. Vaja on moonutusi korrigeerivat läbistuselektronmikroskoopi, hoolikat analüüsi, kujutise simulatsiooni ning eksperimentaaltulemuste kooskõlalisust teoreetiliste arvutustega,” lausus Khlobystov. ,,Just nendel asjade olemasolu tõttu on meie uurimus eelnevatest palju edukam.”

Lisaks seletavad tulemused erinevatel tootmismeetoditel saadud C-60 ja C-70 fullereenide (koosnevad vastavalt 60-st ja 70-st süsiniku aatomist) rohkust. Teadlased leidsid, et algselt rohkem kui sajast süsiniku aatomist koosnevatele grafeenlehekestele mõjuvad tugevad jõud ning seega kaotatakse äärtest aatomeid, kuni struktuur on kaardumiseks piisavalt väike. Samas aga väga väikestes (vähem kui 60-st aatomist koosnevad) grafeenlehekestes mõjuvad süsiniksidemetele kaardumise ajal lisapinged, mis ‘lukustumist’ takistavad. Järelikult, selleks, et võimaldada termodünaamilise protsessi käiku, on tekkivad fullereenid vaid kindlate diameetritega, keskmiselt üks nanomeeter, mis vastab 60-100 süsiniku aatomile.

,,Fullereeni tekkemehanismi mõistmine õpetab meile erinevate süsinikstruktuuride fundamentaalseid seoseid. Samuti avab see uksi molekulaarsete nanostruktuuride uutele valmistamismeetoditele elektronkiirte avil. See on keemias ning molekulide uurimises uus meetod,” lõpetas Khlobystov.

Allikas

Teadusartikkel “Direct transformation of graphene to fullerene”

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Topoloogilised isolaatorid pakuvad toatemperatuursele spintroonikale uusi arenguteid
  2. Kahksikkiht grafeentransistoril parem vooluvõimendustegur
  3. Veelgi huvitavam grafeen
  4. Defektid võivad grafeensensoreid paremaks muuta
  5. Grafeeni valmistamine madalal temperatuuril
  6. Grafeenmullikestest läätsed
  7. Terahertsise sagedusega leviva kiirguse ohjamine grafeeni abil
  8. Grafeeni abil saab vedelikest arseeni eraldada
  9. Uued teadmised grafeeni-metalli vastastikmõjudest
  10. Edusammud grafeeni masstootmise suunas

Filed Under: Rakenduslik teadus, Teadusuudised Tagged With: Grafeen&Grafaan

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2022 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in