فولرین‌های پوشش‌یافته به‌عنوان ماده جدید برای ذخیره انرژی

اخیراً
محققان آکادمی علوم چین(CAS) با همکاری همکاران آمریکایی‌شان موفق به کشف یک
نانوماده تازه با قابلیت بالای ذخیره انرژی شدند. کار آنها در شماره اخیر Physics
Review Letter به چاپ رسید.

نانومواد کربنی به‌دلیل دورنمای امیدبخششان در دهه گذشته، همواره در کانون توجه
جامعه عمومی فیزیک قرار داشته‌است؛ با این حال جذب ضعیف مولکول‌های هیدروژن بر روی
سطح این مواد، تبدیل به مانعی در مقابل استفاده عملی از آنها در دما و فشار اتاق
شده‌است. برای غلبه بر این مانع فنی، دانشمندان روش‌های فراوانی را برای بهبود
نانومواد کربنی پیشنهاد کرده‌اند که شامل پوشش دادن سطح آنها با فلزات قلیایی و
فلزات واسطه، و آلایش آنها با عناصر سبک می‌شود. هنوز اثرات به دست‌آمده رضایت‌بخش
نیستند.

پروفسور وانگ انگ و یانگ شن یوان، یکی از دانشجویان وی در مقطع دکتری، از انجمن
فیزیک CAS به همکاری ژانگ ژینو و همکارانش از آزمایشگاه ملی اواک ریدج، تحقیقات
نظری خود را درباره امکان‌پذیر بودن تابع‌سازی نانوساختارهای کربنی برای کسب خاصیت
ذخیره‌سازی هیدروژن آغاز کرده‌، و بیشتر توجه خود را به پوشش دادن فولرین‌های C₆₀
با فلزات قلیایی خاکی معطوف نموده‌اند. مطالعات آنها درباره نظریه تابعی چگالی،
نشان می‌دهد که کلسیم و استرانسیم می‌توانند پیوند محکمی با سطح C₆₀ ایجاد کنند و
پوشش‌های‌تک‌لایه‌ای را ایجاد کنند، همین امر می‌تواند مشاهدات تجربی را توجیه کند.
پیوند قوی بین آنها را می‌توان به فرایند انتقال باری نسبت داد که مربوط به تراز
خالی d در مواد فلزی می‌شود. این توزیع بار به نوبه خود منجر به میدان‌های
الکتریکی‌ای می‌شود که فولرین‌های پوشش‌یافته را دربرمی‌گیرد و می تواند به‌عنوان
یک جاذب ایده‌آل برای هیدروژن رفتار کند. با داشتن جذب هیدروژنی بزرگ‌تر از wt% 8:4
بر روی Ca₃₂C₆₀، می‌توان گفت که کلسیم بهترین پوشش فلزی پیشنهادشده به شمار می‌رود.

این کار تحقیقاتی با سرمایه‌گذاری CAS و بنیاد ملی علوم طبیعی چین در تازه‌ترین
برنامه سرمایه‌گذاری ـ که مختص تحقیقات نوین است ـ انجام شده‌است.