(PhysOrg.com) -- Dalla loro scoperta a metà degli anni '80, i fullereni hanno fatto scalpore. Le minuscole sfere cave composte da 60 atomi di carbonio, fatti di pentagoni ed esagoni come palloni da calcio in miniatura, hanno proprietà fisiche insolite. Intanto, è stata sviluppata una varietà di materiali contenenti fullerene.

Ora è stata realizzata una nuova variante:un team russo e giapponese ha prodotto il primo materiale composto da strati di fullerene bidimensionali che si comportano come un metallo. Come riportano i ricercatori sulla rivista Angewandte Chemie , questa nuova classe di composti potrebbe aprire una strada verso nuovi materiali superconduttori.

Tutti i precedenti cristalli contenenti fullerene con proprietà metalliche erano strutture mono o tridimensionali e contenevano elementi metallici. Dmitri V. Konarev, Gunzi Saito, e i loro collaboratori di Chernogolovka, Kyoto, e Nagoya aveva l'ambizione di creare un "sale" di fullerene conduttore metallico contenente strati di fullerene bidimensionali. Inoltre, volevano che fosse privo di ioni metallici, contenente solo gli elementi carbonio, idrogeno, e azoto.

Perché questo funzioni, erano necessari tre diversi componenti:1) anioni fullerene, “palloni da calcio in miniatura” con carica negativa; 2) controioni organici caricati positivamente (cationi); e 3) grandi molecole organiche neutre. componente 2, i cationi, sono necessari per mantenere la corretta distribuzione della carica elettrica all'interno del materiale. Il composto neutro 3 assicura la corretta disposizione spaziale dei singoli mattoni all'interno della struttura cristallina.

Il problema:gli anioni fullerene in un cristallo hanno la tendenza a formare coppie. Affinché il materiale si comporti come un metallo, gli anioni fullereni devono essere densamente impacchettati all'interno del loro strato. Solo quando la geometria e le dimensioni del partner neutro sono esattamente corrette, funziona. Il team ha scelto di utilizzare il tripticene come componente neutro; si tratta di un sistema ad anello aromatico la cui forma ricorda un'elica a tre pale. Il catione organico che hanno usato ha una struttura a gabbia.

Il risultato è un cristallo in cui si alternano strati di fullerene a strati realizzati dagli altri due partner. Lo strato di fullerene ha una struttura a nido d'ape in cui ogni minuscolo, “pallone da calcio” caricato negativamente ha sei vicini adiacenti. Gli strati di fullerene sono altamente conduttivi come un metallo, anche fino a temperature prossime allo zero assoluto (1,9 K), il che è molto insolito.

Dovrebbe essere possibile produrre altri materiali in questa classe variando i singoli partner. Le ricerche prevedono che questo produrrà materiali con proprietà elettroniche esotiche, come nuovi superconduttori o liquidi di spin, che sono materiali che mostrano uno stato magnetico insolito allo zero assoluto.