(PhysOrg.com) - Desde sua descoberta em meados da década de 1980, os fulerenos causaram sensação. As minúsculas esferas ocas feitas de 60 átomos de carbono, construído com pentágonos e hexágonos como bolas de futebol em miniatura, têm propriedades físicas incomuns. Enquanto isso, uma variedade de materiais contendo fulereno foram desenvolvidos.

Agora, uma nova variante foi feita:uma equipe russa e japonesa produziu o primeiro material feito de camadas de fulereno bidimensional que age como um metal. Como os pesquisadores relatam no jornal Angewandte Chemie , esta nova classe de compostos pode abrir um caminho para novos materiais supercondutores.

Todos os cristais anteriores contendo fulereno com propriedades metálicas eram estruturas unidimensionais ou tridimensionais e continham elementos metálicos. Dmitri V. Konarev, Gunzi Saito, e seus colegas de trabalho de Chernogolovka, Quioto, e Nagoya tinha a ambição de fazer um “sal” de fulereno condutor metálico contendo camadas de fulereno bidimensional. Além disso, eles queriam que fosse livre de íons de metal, contendo apenas os elementos carbono, hidrogênio, e nitrogênio.

Para que isso funcione, três componentes diferentes eram necessários:1) ânions de fulereno, “bolas de futebol em miniatura” carregadas negativamente; 2) contra-íons orgânicos carregados positivamente (cátions); e 3) grandes moléculas orgânicas neutras. Componente 2, os cátions, são necessários para manter a distribuição correta de carga elétrica dentro do material. O composto neutro 3 garante o correto arranjo espacial dos blocos de construção individuais dentro da estrutura cristalina.

O problema:os ânions de fulereno em um cristal têm tendência a formar pares. Para que o material se comporte como um metal, os ânions de fulereno precisam ser densamente compactados em sua camada. Somente quando a geometria e o tamanho do parceiro neutro estão exatamente corretos, isso funciona. A equipe escolheu usar triptycene como o componente neutro; este é um sistema de anéis aromáticos cuja forma lembra uma hélice de três pás. O cátion orgânico que usaram tem uma estrutura semelhante a uma gaiola.

O resultado é um cristal no qual camadas de fulereno se alternam com camadas feitas dos outros dois parceiros. A camada de fulereno tem uma estrutura de favo de mel em que cada minúsculo, “bola de futebol” carregada negativamente tem seis vizinhos adjacentes. As camadas de fulereno são altamente condutoras como um metal - mesmo em temperaturas próximas do zero absoluto (1,9 K), o que é muito incomum.

Deve ser possível produzir outros materiais nesta classe, variando os parceiros individuais. As pesquisas esperam que isso produza materiais com propriedades eletrônicas exóticas, como novos supercondutores ou líquidos de spin, que são materiais que mostram um estado magnético incomum em zero absoluto.