Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Geschichtete Fußbälle

10.06.2010
Erstes zweidimensionales organisches Metall aus Fullerenen

Seit ihrer Entdeckung Mitte der 1980er Jahre haben Fullerene Furore gemacht. Die winzigen Hohlkugeln aus 60 Kohlenstoffatomen, die wie Miniaturfußbälle aus Sechs- und Fünfringen aufgebaut sind, haben außergewöhnliche physikalische Eigenschaften.

Inzwischen wurde eine ganze Reihe fullerenhaltiger Materialien entwickelt. Nun kommt eine neue Variante hinzu: Ein russisch-japanisches Team hat das erste Material aus zweidimensionalen Fulleren-Schichten hergestellt, das sich wie ein Metall verhält. Wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, könnte diese neue Verbindungklasse den Weg zu neuartigen supraleitenden Materialien eröffnen.

Alle bisherigen fullerenhaltigen Kristalle mit metallischen Eigenschaften waren ein- oder dreidimensionale Strukturen und enthielten metallische Elemente. Dmitri V. Konarev, Gunzi Saito und ihre Kollegen aus Chernogolovka, Kyoto und Nagoya hatten nun den Ehrgeiz, ein metallisch leitfähiges Fulleren-„Salz“ zu schaffen, das zweidimensionale Fullerenschichten enthalten sollte. Zudem sollte es frei von Metallionen sein und nur die leichten Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff enthalten.

Damit das klappt, sind drei verschiedene Komponenten notwendig: 1) Fulleren-Anionen, also negativ geladene „Minifußbälle“, 2) positiv geladene organische Gegenionen (Kationen) sowie 3) große neutrale organische Moleküle. Partner 2, die Kationen, sind für die Aufrechterhaltung der richtigen Verteilung der elektrischen Ladung innerhalb des Materials zuständig. Die neutrale Verbindung 3 hat die Aufgabe, die räumliche Anordnung der einzelnen Bausteine in der Kristallstruktur sicherzustellen.

Das Problem: Normalerweise neigen Fulleren-Anionen in einem Kristall dazu, Dimere zu bilden. Damit sich das Material metallisch verhalten kann, müssen die Fulleren-Anionen aber dicht an dicht gepackt in ihrer Schicht vorliegen. Nur wenn die Geometrie und die Größe des neutralen Partners genau passen, klappt das. Das Team wählte Triptycen als neutralen Baustein, ein aromatisches Ringsystem, dessen Form an einen dreiflügeligen Propeller erinnert. Das verwendete organische Kation hat eine käfigartige Struktur.

So entsteht ein Kristall, in dem sich Fulleren-Schichten mit Schichten aus den beiden anderen Partnern abwechseln. Die Fulleren-Schicht hat eine wabenartige Struktur, in der jeder kleine, negativ geladene „Fußball“ sechs nächste Nachbarn hat. Die Fulleren-Schichten sind hoch leitfähig wie ein Metall – sogar bis hinunter zu Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (1,9 K), was sehr ungewöhnlich ist.

Weitere Materialien diese Klasse ließen sich durch eine Variation der einzelnen Partner herstellen. Die Forscher erwarten, dass sich dabei Materialien mit exotischen elektronischen Eigenschaften finden lassen, etwa neuartige Supraleiter und so genannte Spin-Flüssigkeiten, Stoffe, die am absoluten Nullpunkt einen ungewöhnlichen magnetischen Zustand zeigen sollen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 20/2010

Autor: Dimitri Konarev, Russian Academy of Science, Moscow (Russia), mailto:konarev@icp.ac.ru

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201001463

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Evolutionsvorteil der Strandschnecke
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Mobile Goldfinger
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit

Antibiotikaresistenz zeigt sich durch Leuchten

28.03.2017 | Biowissenschaften Chemie