میکروسکوپی سطح اتمی زمان واقعی، آشکار کرده است که ساختارهای شبه قفسی و کروی فولرین‌ها می‌توانند به طور مستقیم از صفحاتی که شامل مقدار زیادی از اتم‌های کربنی هستند، تشکیل شوند.
بررسی چگونگی تشکیل فولرین‌ها
میکروسکوپی سطح اتمی زمان واقعی، آشکار کرده است که ساختارهای شبه قفسی و کروی فولرین‌ها می‌توانند به‌طور مستقیم از صفحاتی که شامل مقدار زیادی از اتم‌های کربنی هستند، تشکیل شوند. این مدل “بالا به پایین” با تعداد زیادی از مکانیسم‌های ” پایین به بالای” مطرح شده که در آنها تقریباً کربن اتمی برای تولید فولرین‌ها نیاز است، در تضاد است.
صفحه گرافن شروع به حلقوی شدن می‌کند و یک ساختار شبه‌کاسه‌ای تشکیل می‌دهد که در نهایت برای تشکیل یک توپ فشرده می‌شود.
چگونگی تشکیل فولرین‌ها از زمان کشفشان در ۲۵ سال پیش تاکنون، برای دانشمندان یک معما بوده است: چگونه یک لایه مسطح و منفرد از اتم‌های کربن می‌تواند به صورت حلقه‌های شش‌ضلعی (گرافن) مرتب شود و به یک توپی که فقط شامل حلقه‌های پنج‌ضلعی است، تبدیل شود.
اکنون گروهی به رهبری آندریا خلوبیسو در دانشگاه ناتینگهام؛ با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ولتاژ پایین، راهی برای تماشای این فرآیند در هنگامی که اتفاق می‌افتد؛ پیدا کرده‌اند.
این محققان با ترکیب تصاویرشان با مدل‌های شیمیایی کوانتومی، فرآیندی برای تشکیل فلورین‌ها پیشنهاد داده‌ند. آنها فکر می‌کنند که این فرآیند ساده‌تر از مکانیزم‌های پایین به بالایی که قبلاً پیشنهاد شده‌اند، می‌باشد. مدل پیشنهادی این محققان از این حقیقت ناشی شده است که همه اتم‌های کربنی تمایل به تشکیل سه پیوند دارند. بنابراین موقعی که یک اتم کربن از گوشه یک صفحه گرافنی کنده می‌شود، تعداد پیوندهای دو اتم کربن همسایه‌ی باقیمانده کمتر از سه پیوند مورد نیاز خواهد شد؛ در نتیجه این دو اتم فوراً برای ایجاد یک حلقه پنج ضلعی بهم متصل می‌شوند و این صفحه شروع به حلقوی‌شدن می‌کند. همچنانکه اتم‌های بیشتری بوسیله پرتوی الکترونی کنده می‌شود، یک ساختار شبه کاسه تشکیل می‌شود که در نهایت برای تشکیل یک توپ فشرده می‌شود.
خلوبیستو توضیح می‌دهد که اندازه ورقه گرافنی بسیار مهم است. اگر این ورقه خیلی بزرگ باشد، انحنای اولیه اختلاف کوچکی با ورقه ایجاد می‌کند و اگر آن خیلی کوچک باشد، پیوند‌ها فشرده‌تر خواهند شد.
بوریس یاکوبسان، یک متخصص نانوکربن در دانشگاه رایس، می‌گوید که مکانیسم پیشنهادی این محققان بسیار زیبا است. آنها این مکانیسم را با آزمایشات تجربی بدست آورده‌اند و در مورد چرایی و امکان اتفاق افتادن آن، توضیحات منطقی داده‌اند. اما او شک دارد که این مکانیزم، همان مکانیزم تولید واقعی فولرین باشد.
این محققان می‌گویند که در تولید واقعی فولرین، دمای بالا همان نقشی را که پرتوی الکترونی در آزمایش آنها (رشد فولرین تحت TEM ) دارد، ایفا می‌کند. این پرتوی الکترونی اتم‌های کربن در گوشه را می‌کَنَد.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nature Chem. منتشر شده است.
