Il carbonio è uno degli elementi più versatili:costituisce la base per un numero enorme di composti chimici, ha diversi allotropi di diversa dimensionalità, e mostra molte diverse geometrie di legame. Per questa ragione, i materiali in carbonio hanno avuto un posto speciale nella ricerca sui materiali per molto tempo. Sebbene le forme tridimensionali del carbonio, diamante e grafite, siano note fin dall'antichità, ci volle fino al 1985 prima del primo allotropo di carbonio a bassa dimensionalità, il fullerene quasi zero-dimensionale, fu scoperto. Subito dopo questo, nel 1991, i nanotubi di carbonio unidimensionali sono stati portati all'attenzione della comunità scientifica, e nel 2004 il carbonio allotropo bidimensionale, grafene, diventata realtà sperimentale. Sono già state realizzate diverse combinazioni di allotropi di carbonio come nanotubi di carbonio riempiti di fullerene (piselli di carbonio) e grafite intercalate da fullereni.

Nell'articolo pubblicato su Progressi scientifici , gli scienziati dell'Università di Vienna dimostrano un sistema di carbonio ibrido, chiamato buckyball sandwich, in cui un singolo strato di fullereni è incapsulato tra due fogli di grafene (Figura 1). L'analisi della struttura tramite microscopia elettronica a trasmissione a scansione risolta atomicamente ha fornito approfondimenti sulla dinamica delle molecole. Ai bordi degli strati di fullerene, gli scienziati hanno potuto osservare la diffusione dei singoli fullereni all'interno della tasca del sandwich di grafene (Illustrazione 2):a causa del movimento dei fullereni, sono solo parzialmente visibili nell'immagine (registrati riga per riga, in modo che i fullereni mobili appaiano solo su alcune righe). Inoltre, è stato scoperto che i fullereni ruotano all'interno del sandwich, tuttavia questa rotazione è stata bloccata quando i fullereni si sono fusi in oggetti più grandi a causa dell'irradiazione di elettroni estesa.

Con il sistema fullerene-grafene, gli scienziati hanno creato un nuovo materiale che colma una lacuna nelle combinazioni disponibili di eterostrutture ibride di carbonio. Il sandwich di grafene fornisce una camera di reazione su scala nanometrica e un'interfaccia pulita per il vuoto del microscopio, che permette l'osservazione della dinamica molecolare al microscopio elettronico a trasmissione. Pertanto i ricercatori si aspettano che questo lavoro apra anche molte nuove strade per studiare la struttura e la dinamica delle molecole incapsulate in modo simile nello spazio 2D tra i fogli di grafene.