بازی با فولرین‌هایی به شکل«عروسک‌های روسی»

شیمی‌دان‌های چینی فولرین‌هایی به شکل عروسک‌های روسی ساخته‌اند که در آن سه مولکول مجزا درون یکدیگر به دام افتاده‌اند. در مرکز این ساختار یک مولکول C₂ قرار دارد که توسط یک ساختار چهاروجهی متشکل از چهار اتم اسکاندیوم احاطه شده است. این خوشه فلزی نیز درون یک توپ بزرگ C₈₀ قرار گرفته است.

فولرین‌های حاوی اتم‌ها و مولکول های مختلف، درون‌وجهی نامیده می‌شوند. علامت @ برای نشان دادن مولکول احاطه شده توسط فولرین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تحقیق برای اولین بار یک فولرین سه لایه ساخته شده است: C₂@Sc₄@C₈₀.

این فولرین‌ها با استفاده از روش معمول تخلیه الکتریکی میان دو الکترود گرافیتی تولید شده‌اند. با استفاده از این روش دوده سیاه‌رنگ حاوی فولرین‌های مختلف تولید می‌شود. این گروه تحقیقاتی توانستند با افزودن اسکاندیوم به این مخلوط، مقادیر کمی از C₂@Sc₄@C₈₀ را با استفاده از HPLC استخراج کنند.

او می‌گوید این ویژگی‌های غیرمعمول می‌تواند کاربردهای بسیار زیادی داشته باشد؛ مثلاً چرخش سریع هسته دروانی می‌تواند همانند یک ژیروسکوپ کوانتومی عمل کند. به علاوه، انتظار می‌رود این مولکول ابررسانا نیز باشد و شاید بتوان از ویژگی‌های الکترونیکی منحصر به فرد آن در طراحی خازن‌های مولکولی بهره برد.

پورفیراکیس یکی از متخصصان فولرین‌های درون‌وجهی در دانشگاه آکسفورد انگلیس به این تحقیق علاقه‌مند است. او می‌گوید: «فولرین‌های درون‌وجهی به طور معمول ویژگی‌های الکترونیکی جذابی دارند. کاربردهای بالقوه زیادی در حوزه فتوفیزیک همچون مواد فتوولتائیک یا عوامل تباین تصویر MRI برای آنها متصور است، به ویژه اگر بتوان این فولرین‌ها را جوری ساخت که حاوی اتم‌های گادولینیوم باشند».

او می‌افزاید یکی از مزایای بالقوه فولرین‌های چندلایه این است که امکان استفاده از آرایش‌های مختلف لایه‌ها برای تنظیم دقیق ویژگی‌های الکترونیکی آنها وجود دارد. با این کار می‌توان این فولرین‌ها را به نوعی تولید کرد که مناسب کاربردهای خاص باشند.

از آنجایی که هنوز درون فولرین C₈₀ جا وجود دارد، گروه وانگ در حال کار روی جا دادن مولکول‌های پیچیده‌تر درون آن هستند. پورفیراکیس می‌گوید مانعی که در برابر این فناوری وجود دارد، دشواری تولید فولرین‌های با کیفیت بالا در مقیاس وسیع است. تا زمانی که برای این مشکل راه‌حلی پیدا نشود، یافتن کاربردهای عملی برای فولرین‌ها با دشواری مواجه خواهد بود.