Illustrazione del SNC con superficie di Riemann. Credito:WANG Jinyi et al.
Albert Einstein costruì equazioni della relatività generale adottando la geometria di Riemann. Oltre al ruolo chiave che ha svolto in matematica e fisica, la geometria di Riemann ha fornito previsioni per le proprietà dei materiali curvi in carbonio. Tuttavia, la sintesi di materiali di carbonio così complicati con superfici Riemann rimane una grande sfida.
In uno studio pubblicato su Nature Communications , un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Du Pingwu dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze, ha riportato la sintesi di un materiale nanosolenoide di carbonio (CNS) con nanografene con estensione π. Il materiale era costituito da piani di grafene a spirale continua, come era tipico della superficie di Riemann. Il SNC mostrava fotoluminescenza e proprietà magnetiche speciali.
Per ottenere il materiale, i ricercatori hanno prima sintetizzato il precursore del polifenilene (P1) attraverso un accoppiamento Suzuki mediato da Pd, quindi hanno condotto una reazione di Scholl come fase di ciclodeidrogenazione. Hanno confermato l'esistenza del SNC identificando i cambiamenti nello spettro della risonanza magnetica nucleare (NMR) e della trasformata di Fourier (FT-IR) tra P1 e SNC.
A causa della sua coniugazione π estesa, il CNS ha mostrato una banda di emissione spostata verso il rosso rispetto a P1. Anche le durate di P1 e CNS differiscono come misurate dalla tecnica della fotoluminescenza risolta nel tempo (TRPL), indicando l'influenza della grande coniugazione π nel SNC.
Il TEM convenzionale, a causa della sua elevata produzione di energia, causerebbe danni strutturali al SNC. Pertanto, i ricercatori hanno adottato una microscopia elettronica a trasmissione a scansione a contrasto di fase differenziale integrato a basse dosi (iDPC-STEM) e hanno osservato l'elica del SNC a filamento singolo. Il passo e la larghezza elicoidali osservati corrispondevano bene a quelli del calcolo.
I ricercatori hanno quindi studiato le proprietà magnetiche ed elettroniche del SNC. Come dimostrato dalla spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR), un gran numero di radicaloidi esisteva nel SNC a temperatura ambiente. La magnetometria del dispositivo di interferenza quantistica superconduttiva (SQUID) indicava un effetto di memoria di magnetizzazione inferiore a 150 K. Inoltre, è stata osservata una grande isteresi termica inferiore a 10 K a causa della rottura degli elettroni π a causa della struttura dell'elica.
Questo lavoro ha introdotto un facile approccio sintetico del SNC con superfici di Riemann e ha permesso di studiare le nuove proprietà fisiche di tali materiali. + Esplora ulteriormente
