Органический «металл» из фуллеренов откроет путь к созданию новых сверхпроводников

Группа российских и японских специалистов из Черноголовки, Киото и Нагои сообщила о создании материала, полученного из двухмерных фуллереновых слоев. По словам ученых, разработанный ими материал, обладающий свойствами металла, может способствовать стимулированию работ по созданию новых сверхпроводящих материалов.

Отметим, что все кристаллы на основе фуллеренов с металлическими свойствами, известные до последнего времени, представляют собой одно- или трехмерные структуры, содержащие металлические элементы. Что же касается материала, созданного Дмитрием Конаревым, Гунци Саито и их коллегами, то он является металлической электропроводящей фуллереновой «солью», содержащей двухмерные фуллереновые слои. Эта соль состоит исключительно из углерода, водорода и азота, без каких-либо примесей металлических ионов.

В ходе работы по созданию нового вещества авторы использовали фуллерены-анионы, органические катионы, а также крупные нейтрально заряженные органические молекулы. На катионах «лежит ответственность» за поддержание правильного распределения электрического заряда внутри материала, в то время как молекулы с нейтральным зарядом обеспечивают пространственное расположение отдельных элементов кристаллической структуры.

Главная проблема авторов заключалась в склонности отрицательно заряженных фуллеренов к образованию димеров в кристалле, в то время как в данном случае фуллерены-анионы должны были быть плотно упакованы в слои, без чего новый материал не мог бы вести себя как металл. Эта задача могла быть решена только при условии строго определенной геометрии и величины молекул нейтрального компонента.

В конечном итоге на роль нейтрального компонента было выбрано ароматическое соединение триптицен, форма которого напоминает трехлопастный пропеллер, в то время как сам органический катион обладает клетчатой структурой.

Фуллереновые слои в получившемся кристалле перемежаются со слоями, состоящими из двух других компонентов. Фуллереновый слой характеризуется сотовой структурой, в которой каждая отдельная молекула имеет по шесть ближайших соседей. Авторы подчеркивают, что такие слои, подобно металлу, обладают высокой электропроводимостью, причем, такая электропроводимость сохраняется даже при температурах, близких к абсолютному нулю (1,9° К).

Как сообщает на своих страницах интернет-портал rccnews.ru, варьирование отдельных компонентов, не являющихся фуллеренами, позволяет получать другие материалы этого класса. Нельзя исключать, что такие эксперименты могут привести к созданию материалов с экзотическими электронными свойствами, включая сюда новые сверхпроводники, или, например, так называемые спиновые жидкости. Напомним, что под указанным термином понимаются вещества, способные демонстрировать необычные магнитные состояния при охлаждении до температур, приближенных к абсолютному нулю.

Отчет о работе специалистов опубликован в он-лайн версии журнала «Angewandte Chemie».