Carbono poroso ordenado de largo alcance producido a partir de C₆₀

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Física de la materia condensada

Sus antecedentes:

• Los métodos anteriores para crear estructuras de carbono enlazadas covalentemente a partir de moléculas de C60 arrojaron cantidades mínimas de muestras.
• El tamaño limitado de las muestras obstaculizó la caracterización detallada y la exploración de materiales basados en C60 para aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre un método escalable para la preparación de un nuevo material de carbono a partir de C60.
• Caracterizar la estructura, las propiedades y el mecanismo de formación del nuevo material.

Principales métodos:

• Síntesis a escala de gramos de carbono poroso ordenado de largo alcance (LOPC) a partir de polvo C60 catalizado por nitruro de litio alfa (α-Li3N) a presión ambiente.
• Caracterización mediante difracción de rayos X, espectroscopia Raman, RMN de estado sólido, microscopia electrónica de transmisión y dispersión de neutrones.
• Simulaciones numéricas que emplean una red neuronal para comprender la vía de formación del material.

Principales resultados:

• Preparación exitosa a escala de gramos de LOPC, un material compuesto de jaulas de C60 conectadas y rotas con periodicidad de largo alcance.
• LOPC se identificó como una estructura metastable formada durante la transición de fullereno a grafeno, distinta de los cristales C60 polimerizados.
• LOPC exhibe una mayor deslocalización de electrones y una conductividad eléctrica a temperatura ambiente de 1,17 × 10^-2 S cm^-1.

Conclusiones:

• El desarrollo de un método de síntesis LOPC escalable supera las limitaciones anteriores en la disponibilidad de muestras.
• LOPC representa una nueva clase de materiales de carbono cristalino derivados de los fullerenos.
• Este trabajo facilita el descubrimiento de otras nuevas estructuras de carbono cristalino.