РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ НАНОКЛАСТЕРОВ A_xB_y@C_2n

Ю.С.Грушко, Е.Г.Алексеев, В.С.Козлов

Ввиду особенностей молекулярного строения фуллерены и эндоэдрические металлофуллерены представляются весьма перспективными при использовании их для формирования квантовых наноструктур в материалах на основе кремния и углерода. Эндоэдрические металлофуллерены особенно привлекательны для нанодизайна структур в кристаллах и пленках фуллерена С₆₀ ввиду легкости изоморфного замещения. Локализация атома металла внутри углеродного кэйджа металлофуллерена и значительное пространство, доступное для перемещения этого атома внутри кэйджа, делают возможным возникновение весьма мягких уровней фононного возбуждения в этих молекулах. Возможность реализации нескольких энергетически эквивалентных (вырожденных) нецентральных положений атома металла (туннелирование) и перенос заряда металл ® углеродный кэйдж приводят к возникновению значительного постоянного электрического дипольного момента молекулы (~ 4 Дебая) и высокой электрической поляризуемости.

Серьёзным препятствием на пути использования фуллеренов и металлофуллеренов в исследованиях и технологии являются их низкий выход при всех известных методах их получения, сложность разделения и очистки и, соответственно, высокая цена. Содержание металлофуллеренов, например, в электродуговой саже, обычно менее 10^-3 по весу, и они составляют незначительную часть от "пустых" фуллеренов, содержащихся в этой саже. Поскольку единственным методом выделения и высокой очистки металлофуллеренов в настоящее время является высокоэффективная жидкостная хроматография, обладающая низкой производительностью, то особо важно найти способы предварительного высокого обогащения металлофуллеренов.

Для улучшения методов получения металлофуллеренов в 2001 году нами был разработан новый метод обогащения металлофуллеренов, основанный на так называемом "замещении" растворителя. Метод позволяет переводить фуллерены, содержащиеся в растворе, из одного растворителя в другой, избегая нежелательной стадии получения фуллеренов в твердом виде, приводящей к деградации фуллеренов. Еще более важно то, что метод позволяет с помощью соответствующего выбора пары растворителей добиться разделения пустых и металлофуллеренов. Нам удалось методом замещения растворителя в растворах металлофуллеренов в диметилформамиде без применения малопроизводительного и дорогого хроматографического разделения получить пробы фуллеренов, обогащенные до 60% по металлофуллерену Dy@C₈₂. На аналитической хроматограмме этого препарата видно (рис.), что в материале присутствуют только следы фуллеренов С₆₀ и С₇₀, обычно являющихся основными компонентами смеси "сырых" металлофуллеренов. Хроматографическое препаративное разделение такого богатого исходного материала на колонне 10x200 Cosmosil BuckyPrep (Nacalai Tesque Inc.) позволило получить миллиграмовые количества Dy@C₈₂ чистотой лучше 95%.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33