LOPC: Forscher erzeugen neue Modifikation von Kohlenstoff
Kugeln zu Röhren: Ein Team aus China und Südkorea hat eine neue Modifikation von Kohlenstoff geschaffen und sogenannte Buckyballs zu Röhren verbunden.
Kohlenstoff kommt in vielen Allotropen(öffnet im neuen Fenster) mit verschiedenen chemischen und physikalischen Eigenschaften vor: als nicht-leitender Diamant beispielsweise, als einlagiges Graphen, als leitendes Graphit oder als Fullerene(öffnet im neuen Fenster). Zu letzteren gehört auch das Buckminster-Fulleren oder Buckyball, das aus 60 Kohlenstoffatomen (C60) besteht, die in 12 Fünfecken und 20 Sechsecken angeordnet sind.
Long-Range Ordered Porous Carbon, kurz LOPC, nannte das Team von der University of Science and Technology of China in Hefei und vom Institute for Basic Science (IBS) in Ulsan in Südkorea das neue Kohlenstoff-Allotrop. Es besteht aus aufgebrochenen Fullerenen, die eine röhrenartige Struktur bilden. Dabei sind die Fullerene über mehrere, einen Hohlraum umschließende Bindungen verknüpft. Aber sie sind auf unterschiedliche Weise aufgebrochen, das heißt, nicht jeder aufgebrochene Buckyball ist mit seinen Nachbarn identisch.
Fullerene und Alpha-Lithiumnitrid werden erhitzt
Hergestellt hat das Team das LOPC, indem es Fulleren-Pulver mit Alpha-Lithiumnitrid (α-Li3N) vermischte und erhitzte. Das Alpha-Lithiumnitrid bewirkte dabei, dass einige der Kohlenstoffbindungen aufbrachen und sich durch Elektronenübertragung neue Bindungen mit benachbarten Fullerenen bildeten.
Das Team experimentierte mit verschiedenen Temperaturen und Mischungsverhältnissen. Dabei zeigte sich, dass ein Verhältnis von 5:1 zwischen Kohlenstoff und Alpha-Lithiumnitrid sowie eine Temperatur von 550 Grad Celsius das Aufbrechen der Buckyballs bewirkt, was zur Bildung von LOPC führt.
Eine Temperatur von 480 Grad Celsius oder ein geringerer Anteil an Alpha-Lithiumnitrid konnte den Fullerenen nichts anhaben. Sie blieben intakt, verschmolzen aber zu einem Polymerkristall. Eine zu hohe Temperatur, etwa 600 Grad Celsius, oder zu viel Alpha-Lithiumnitrid zerstörte die Fullerene.
LOPC sei eine "schöne neue Art von Kohlenstoff", die "viele faszinierende Eigenschaften" habe, sagte Rodney Ruoff(öffnet im neuen Fenster), Leiter des Centers for Multidimensional Carbon Materials am IBS. "Dieser Kohlenstoff ist in der Tat anders und einzigartig – er eröffnet ganz neue Möglichkeiten in neue Richtungen für Kohlenstoffmaterialien."
Das chinesisch-südkoreanische Team beschrieb seine Entdeckung in der Fachzeitschrift Nature(öffnet im neuen Fenster).
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