246
Годами полные трубки C130 — молекулы, состоящие из 130 атомов углерода, — существовали только в теории. Теперь, возглавляя международную группу ученых, докторант по физике UdeM успешно показал их в реальной жизни и даже сумел запечатлеть некоторые на фотографии.
Открытие, впервые опубликованное в Интернете в октябре прошлого года, было сделано Бурре как ведущим ученым межуниверситетской группы, в которую также входили исследователи из Университета Пердью, Технического университета Вирджинии и Национальной лаборатории Оук-Ридж в Теннесси.
Фуллертрубка – это, по сути, совокупность атомов углерода, расположенных в замкнутой трубчатой клетке. Это связано с фуллеренами, молекулами, которые представлены в виде клеток из соединенных между собой шестиугольников и пятиугольников и бывают разных размеров и форм.
Например, фуллерен C60 состоит из 60 атомов углерода и имеет форму футбольного мяча. Он относительно небольшой, сферический и очень обильный. Реже встречаются фуллерены С120. Они длиннее и имеют форму трубки, закрытой с обоих концов двумя половинками фуллерена C60.
Находится в саже
Полная трубка C130 (или C130-D5h, ее полное научное название) более извлечено, чем C120, а также реже. Чтобы изолировать его, Бурре и его команда создали электрическую дугу между двумя графитовыми электродами для получения сажи, содержащей фуллерен и молекулы fullertube. Электронная структура этих молекул была рассчитана с помощью теории функционала плотности (DFT).
«Основываясь на принципах квантовой механики, DFT позволяет нам рассчитывать электронные структуры и предусматривать свойства молекулы, используя фундаментальные законы физики», — объяснил руководитель диссертации Бурре, профессор физики UdeM Мишель Коте, научный сотрудник Института Куртуа при университете.
С помощью специального программного обеспечения Бурре смог описать структуру молекулы C130: это трубка с двумя полушариями на концах, что делает ее похожей на микроскопическую капсулу. Его размеры чуть меньше 2 нанометров в длину и 1 нм в ширину.
"Структура трубы в основном состоит из атомов, расположенных в шестиугольниках", - сказал Бурре. «На двух концах эти шестиугольники соединены пятиугольниками, что придает им округлую форму».
Бурре начал заниматься теоретической работой над fullertubes в 2014 году под руководством своего тогдашнего руководителя Йиржи Патера, профессора математики UdeM. После того, как Патера умер в январе 2022 года, Бурре обратился к Коте, который стал его новым руководителем.
Наличие показано в 2020 году
За два года до этого Бурре прочитал статью профессора Университета Пердью в Форт-Вейне Стивен Стивенсон, который описал экспериментальную изоляцию определенных полных трубок, демонстрируя их существование, но не идентифицируя их всех. Под руководством Коте Бурре принялся за работу по углублению знаний по теме.
"Эммануэль имел большой опыт абстрактной математики, - вспоминал Бурре, - и он добавил интересное измерение моей исследовательской группе, которая сосредотачивается на более вычислительных подходах".
"На данном этапе трудно сказать, но одной из возможностей может быть производство водорода", - сказал Коте. «Сейчас используется катализатор из платины и рубидия, редких и дорогих. Замена их углеродными структурами, такими как C130, позволит производить водород более «зеленым» способом».
