Фуллерид

Кристаллическая структура фуллерида Cs₃C₆₀.

Фуллери́д (англ. fulleride) — интеркалированный фуллерит; в более широком смысле — соли (комплексы с переносом заряда), анионами в которых являются фуллерены^[1].

Описание

Благодаря сравнительно большим размерам молекул фуллеренов, в их твердых фазах, фуллеритах, наличествуют сравнительно большие межмолекулярные пустоты. Так, в фуллерите C₆₀ присутствуют одна октаэдрическая и две меньших тетраэдрических пустоты на каждую молекулу. Эти пустоты могут быть заполнены небольшими молекулами или, что гораздо более интересно, атомами металлов. Поскольку межмолекулярные связи в фуллерите достаточно слабы, могут быть достигнуты достаточно высокие степени интеркаляции, при которых изначальная решётка молекул C₆₀ раздвигается под действием внедрённых атомов. Известны фуллериды таких металлов как натрий, калий, цезий, магний, кальций, стронций, барий, иттербий, самарий, европий и др^[1].

Получение фуллеридов может быть основано на непосредственном взаимодействии фуллерита (или растворов фуллеренов) с щелочными металлами, часто — под давлением, электрохимическом допировании фуллеритов, соосаждении испаряемых металла и фуллерена из газовой фазы и т. п. Затем, для получения равновесных фаз, могут быть применены различные режимы температурной обработки (отжига)^[1].

Вследствие высокого сродства к электрону фуллеренов, их молекулы присутствуют в фуллеридах в виде отрицательных ионов. При низких степенях интеркалирования, атомы металлов находятся в индивидуальных пустотах в виде катионов, тогда как при более высоких степенях интеркалирования они могут образовывать положительно заряженные кластеры. В зависимости от стехиометрии, фуллериды могут образовывать как проводящие, так и диэлектрические фазы, причем может происходит частичная полимеризация молекул фуллерена. В монослоях фуллеридов при определенных стехиометриях наблюдались интересные эффекты упорядочения ориентаций молекул фуллеренов. Однако основной интерес к фуллеридам связан с наличием у них сверхпроводимости. Впервые сверхпроводимость была обнаружена у K₃C₆₀, температура перехода в сверхпроводящее состояние у него составляет 19 К. На сегодня максимальная температура T_c для фуллеридов при нормальном давлении составляет 33 К для Cs₂RbC₆₀, а для Cs₃C₆₀ при давлении 15 кбар достигает 40 К^[1].

Другим интересным классом фуллеридов являются соли фуллеренов с органическими донорами электронов, такими, как тетракис(диметиламино)этилен (ТДАЭ) или металлоцены. Такие соединения являются при температурах до ~20 К мягкими органическими ферромагнетиками^[1].

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4 5} Зайцев Дмитрий Дмитриевич, Иоффе Илья Нафтольевич Фуллерид «Словарь нанотехнологичных терминов». РОСНАНО. Архивировано из первоисточника 5 сентября 2012. Проверено 7 декабря 2011.

Литература

• The Encyclopedia of Materials Science and Technology / Ed. by K. H. J. Buschow, R.W. Cahn, M. C. Flemings et al. — Elsevier Ltd, 2007. — www1.elsevier.com/emsat/