تصویربرداری از سازوکار تشکیل باکی‎بال‌ها

راز تشکیل باکی‎بال‌ها به‌وسیله محققان آزمایشگاه ملی Sandia در دانشگاه
Rice، به‌صورت تصویربرداری پی‌درپی نشان داده شد. یک میکروسکوپ الکترونی و
شبیه‎سازهای کامپیوتری نشان می‎دهند که کلید این معما، بسته‎بندی‎های کوچک
هستند. باکی‎بال‌ها ابتدا به‌صورت ورق‌های ناپایدار و خمیده‎ای از گرافیت
هستند که تدریجاً شاخه‎ها و زنجیرهای خود را از دست داده، سرانجام به‌صورت
کره کامل باقی می‎مانند.

نتایج این تحقیق در مجله Physical Review Letters منتشر شده‌است.

باکی‎بال‌ها در سال ۱۹۸۵ در Rice کشف شدند، اما درک جزئیات اساسی و بنیادی
شکل‎گیری آنها دانشمندان را به زحمت انداخته‌است. باکی‎بال‌ها در دمای بالا
تشکیل می‎شوند و یک تئوری قدیمی پیدایش آنها فرضیه غول داغ است، که می‎گوید:”
اتم‌های کربن ابتدا به‌صورت ورقه‎های گرافیتی در کنار یکدیگر تجمع می‎کنند،
سپس گرما سبب انحنا و خمیدگی آنها شده، و آنها را به‌صورت بسته‎بندی‎هایی
در اشکال بسیار کوچک‌تر درمی‎آورد که باکی‎بال‌ها به‌دلیل تقارن کامل و
پایداری خود باقی می‎مانند.”

بوریس یاکوبسون، همکار طرح و استاد مهندسی مکانیک و علوم مواد، Rice
می‎گوید:” این تکامل گرمایی به قدری سریع است که تقریباً اثبات و انکار آن
از طریق مشاهدات آزمایشگاهی غیر ممکن است. ” ولی جیانو هانگ درSandia، این
مشکل را با ایجاد یک حمام گرمایی قابل کنترل درون یک نانولوله کربنی به عرض
ده نانومتر مرتفع نمود. این ابتکار به او اجازه داد تا از انقباض تدریجی
فولرین‌های بزرگ تصویربرداری کند. این نتایج، اولین شواهد آزمایشگاهی برای
سازوکار تولید فولرین تحت گرمای بسیار زیاد و بسته‎بندی‎های کوچک است.

هانگ با استفاده از میکروسکوپ الکترون عبوری(TEM) تصاویری با قدرت تفکیک
بالا گرفت. تصاویر به دست‌آمده فولرین بزرگی را با تقریباً دو هزار اتم
کربن که در حال کوچک شدن است، نشان می‎دهند و پیش‎بینی‎های مبنی بر
سازوکار‎های اتمی را ـ که گروه یاکوبسون بر مبنای شبیه‎سازی‌های کامپیوتری
پایه‎ریزی کرده بودند ـ تأیید می‎کنند.

اگر در هنگام گرفتن این تصاویر گرما حفظ شود، فولرین‌ها کوچک‌تر شده، محو
می‎گردند که این امر براورد ناشی از نظریه بسته‎بندی‎های کوچک را که
به‌وسیله Rick Smalley و Bob Curl و کمی پس از کشف فولرین‌ها پیش‎بینی شد،
قطعی می‎کند.