Illustration de la structure du C60 polymère monocouche. Crédit : Ella Maru Studio
Les allotropes de carbone synthétiques intriguent en raison de leurs propriétés exceptionnelles et de leurs applications potentielles. Les scientifiques ont consacré des décennies à la synthèse de nouveaux types de matériaux en carbone. Cependant, un fullerène bidimensionnel, qui possède une structure unique, n’a pas été synthétisé avec succès jusqu’à présent.
Récemment, des scientifiques ont mis au point une nouvelle stratégie de clivage des liaisons entre les couches pour préparer un fullerène polymère monocouche bidimensionnel. Le groupe de recherche était dirigé par le professeur ZHENG Jian de l’Institut de chimie de l’Académie chinoise des sciences (ICCAS).
Les chercheurs ont préparé un fullerène polymère intercalé de magnésium.60 en vrac comme précurseur de la réaction d’exfoliation. Ils ont ensuite utilisé une stratégie d’échange de cations assistée par un ligand pour cliver les liaisons entre les couches dans les cristaux en vrac, ce qui a conduit à l’exfoliation des cristaux en vrac en nanoplaquettes monocouches.
La structure des monocouches polymères de C60 a été étudiée par diffraction des rayons X sur monocristal et par microscopie électronique à transmission à balayage (STEM). Dans cette monocouche de polymère C60des cages de clusters de C60 sont liés de manière covalente les uns aux autres dans un plan, formant une topologie régulière qui se distingue de celle des matériaux 2D conventionnels.
De plus, la monocouche de polymère C60 présente une propriété anisotrope intéressante dans le plan et une bande interdite modérée de 1,6 eV, ce qui en fait un candidat potentiel pour une utilisation dans des dispositifs électroniques.
“Ce travail est le premier à synthétiser un fullerène polymère monocouche. Il est d’une grande importance, car il ajoute un nouveau membre à la famille des matériaux en carbone”, a déclaré ZHENG. “Ce travail a ouvert un nouveau champ de recherche dans les domaines des matériaux en carbone bidimensionnels et la stratégie de synthèse pourrait fournir une perspective unique dans l’exploration de nouveaux matériaux en carbone.”
Référence : “Synthèse d’un réseau de fullerènes monocouche” par Lingxiang Hou, Xueping Cui, Bo Guan, Shaozhi Wang, Ruian Li, Yunqi Liu, Daoben Zhu et Jian Zheng, 15 juin 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04771-5
L’étude, intitulée “Synthèse d’un réseau de fullerènes monocouche”, a été publiée dans le magazine Nature. La recherche a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le CAS.
