محققان دانشگاه رایس و آزمایشگاه ملی ساندیا موفق به مشاهده چگونگی تشکیل باکیبالها شدند. تصاویر به دستآمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) با قدرت تفکیک بالا، تئوری و شبیهسازیهای قبلی را تأیید میکنند. این تصاویر نشان میدهند که مولکولها ابتدا بهصورت صفحات ناپایدار منحنیشکلی از گرافیت درآمده، سپس برای پیچ خوردن بهوسیله گرما تخریب شده، باکیبالهای کروی را تشکیل میدهند.
مشاهده چگونگی تشکیل باکیبالها
محققان دانشگاه رایس و آزمایشگاه ملی ساندیا موفق به مشاهده چگونگی تشکیل باکیبالها
شدند. تصاویر به دستآمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) با قدرت تفکیک بالا،
تئوری و شبیهسازیهای قبلی را تأیید میکنند. این تصاویر نشان میدهند که مولکولها
ابتدا بهصورت صفحات ناپایدار منحنیشکلی از گرافیت درآمده، سپس برای پیچ خوردن بهوسیله
گرما تخریب شده، باکیبالهای کروی را تشکیل میدهند.
این نتایج ممکن است برای کنترل چگونگی تشکیل فولرینها، مورد استفاده قرار گیرند؛
به طوری که آنها را بتوان در کاربردهای خاصی مثلاً بهعنوان محیط ذخیره انرژی، به
کار برد.
باکیبالها یا مولکولهای C60 ، برای اولین بار در سال ۱۹۸۵ در دانشگاه رایس کشف
شدند؛ اما چگونگی تشکیل آنها برای دانشمندان نامعلوم بود. باکیبالها در
دماهای بالاتر از دو هزار درجه سانتیگراد تشکیل میشوند. یک تئوری معروف پیشنهاد میکند
که ابتدا هزاران اتم کربن با همدیگر صفحات گرافیت دوبعدی منحنیشکلی را تشکیل میدهند،
سپس این صفحات برای تشکیل فولرینهای بزرگِ تکلایه پیچ میخورند. در مراحل بعد
گرما این فولرینهای بزرگ را تخریب کرده، با حذف بعضی از اتمهای کربن، آنها را به
شکل فولرینهای کوچک درمیآورد؛ بهطوری که در نهایت فقط مولکولهای ریز C60 باقی
میمانند.
این تکامل داغ به قدری سریع است که تاکنون مشاهده آن در آزمایشها ناممکن بودهاست.
جیانیوهوآنگ، از آزمایشگاههای ملی ساندیا در نیومکزیکو، و همکارانش در دانشگاه
رایسِ هوستون، تصاویرشان را با استفاده از یک روش ماهرانه به دست آورند. در این روش
آنها از یک حمام گرم قابل کنترل داخل یک نانولوله به پهنای ده نانومتر استفاده
کردند. این روش به آنها اجازه میداد که کوچک شدن تدریجی فولرینهای بزرگ
منفرد را مشاهده کنند. بنابراین، این تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری، این تئوری و
شبیهسازیهای رایانهای قبلی را ـ که گروه بوریس یاکوبسون در دانشگاه رایس انجام
دادهاند ـ تأیید میکنند.
در دماهای حدود دو هزار درجه سانتیگراد، اندازه فولرینهای بزرگ صدها برابر کوچکتر
میشود، در حالی که پوسته این فولرینها دستنخورده باقی میماند. در این حالت، این
فولرینها بهتدریج از یک شکل نسبتاً چندوجهی به یک شکل تقریباً کروی با قطر کوچک،
تغییر شکل میدهند. تعداد اتمهای کربن در فولرین بزرگ بهصورت خطی با زمان کاهش مییابد،
تا قفسه کوچک باکیبال تشکیل بشود.
همچنین مدلسازی این گروه تحقیقاتی، نشان میدهد که اتمهای کربن عمدتاً از سایتهای
پنجوجهی با ضعیفترین انرژی پیوندی، حذف میشوند. این محققان میگویند که تحقیق
آنها منجر به روشی برای تولید فولرینهایی با اندازه دلخواه برای کاربردهای خاص،
خواهد شد.
نتایج این تحقیق در مجله Physical Review Letters منتشر شدهاست.
