碳是最通用的元素之一：它是形成大量化合物的基礎、擁有不同維數的同素異形體、能夠表現出許多不同的幾何結構。因此，長(cháng)期以來(lái)，碳材料在材料研究領(lǐng)域一直處于特殊的地位。雖然碳、金剛石和石墨的三維形式早已為人知悉，但直到1985年，人們才首次發(fā)現碳的低維碳同素異形體即準零維富勒烯。不久之后，在1991年，一維碳納米管引起了科學(xué)界的關(guān)注，2004年二維碳同素異形體石墨烯成為實(shí)驗現實(shí)。如今，科學(xué)家已經(jīng)能夠將不同的碳結構組合到一起，制備出各種新型結構，如富勒烯填充碳納米管（“豌豆莢”結構）和富勒烯插層石墨烯的組合。
這是石墨烯-富勒烯-石墨烯“三明治”結構的計算機模型
在這篇發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)雜志上的文章中，維也納大學(xué)的科學(xué)家展示了又一種新型復合碳結構，稱(chēng)為富勒烯三明治，其中富勒烯被包裹在兩片石墨烯片之間。研究人員分析了這種新型結構及其蘊含的分子動(dòng)力學(xué)知識。在富勒烯層的邊緣，科學(xué)家們可以觀(guān)察到單獨的富勒烯在夾層內擴散：在觀(guān)察過(guò)程中，電子顯微鏡逐行掃描，因此，運動(dòng)的富勒烯僅在圖像中部分可見(jiàn)（逐行記錄，以便移動(dòng)的富勒烯只出現在某些線(xiàn)上）。此外，觀(guān)察還發(fā)現富勒烯可以在三明治內部旋轉，然而當富勒烯由于長(cháng)時(shí)間的電子輻射而合并成更大的物質(zhì)時(shí)，這種旋轉被阻止。
科學(xué)家創(chuàng )造出的這種新的富勒烯—石墨烯系統，填補了混合碳異質(zhì)結構可用組合的空白。與此同時(shí)，石墨烯三明治提供了一個(gè)納米尺度的反應室和一個(gè)潔凈的顯微真空界面，能在透射電子顯微鏡中觀(guān)察分子動(dòng)力學(xué)。因此，研究人員期望這項工作也為研究類(lèi)似于石墨烯夾層中分子的結構和動(dòng)力學(xué)開(kāi)辟新的途徑。
資料來(lái)源：環(huán)球科學(xué)
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