碳是最通用的元素之一：它是形成大量化合物的基礎(chǔ)、擁有不同維數(shù)的同素異形體、能夠表現(xiàn)出許多不同的幾何結(jié)構(gòu)。因此，長期以來，碳材料在材料研究領(lǐng)域一直處于特殊的地位。雖然碳、金剛石和石墨的三維形式早已為人知悉，但直到1985年，人們才首次發(fā)現(xiàn)碳的低維碳同素異形體即準(zhǔn)零維富勒烯。不久之后，在1991年，一維碳納米管引起了科學(xué)界的關(guān)注，2004年二維碳同素異形體石墨烯成為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)。如今，科學(xué)家已經(jīng)能夠?qū)⒉煌奶冀Y(jié)構(gòu)組合到一起，制備出各種新型結(jié)構(gòu)，如富勒烯填充碳納米管（“豌豆莢”結(jié)構(gòu)）和富勒烯插層石墨烯的組合。
這是石墨烯-富勒烯-石墨烯“三明治”結(jié)構(gòu)的計算機(jī)模型
在這篇發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)雜志上的文章中，維也納大學(xué)的科學(xué)家展示了又一種新型復(fù)合碳結(jié)構(gòu)，稱為富勒烯三明治，其中富勒烯被包裹在兩片石墨烯片之間。研究人員分析了這種新型結(jié)構(gòu)及其蘊(yùn)含的分子動力學(xué)知識。在富勒烯層的邊緣，科學(xué)家們可以觀察到單獨(dú)的富勒烯在夾層內(nèi)擴(kuò)散：在觀察過程中，電子顯微鏡逐行掃描，因此，運(yùn)動的富勒烯僅在圖像中部分可見（逐行記錄，以便移動的富勒烯只出現(xiàn)在某些線上）。此外，觀察還發(fā)現(xiàn)富勒烯可以在三明治內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，然而當(dāng)富勒烯由于長時間的電子輻射而合并成更大的物質(zhì)時，這種旋轉(zhuǎn)被阻止。
科學(xué)家創(chuàng)造出的這種新的富勒烯—石墨烯系統(tǒng)，填補(bǔ)了混合碳異質(zhì)結(jié)構(gòu)可用組合的空白。與此同時，石墨烯三明治提供了一個納米尺度的反應(yīng)室和一個潔凈的顯微真空界面，能在透射電子顯微鏡中觀察分子動力學(xué)。因此，研究人員期望這項(xiàng)工作也為研究類似于石墨烯夾層中分子的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)開辟新的途徑。
資料來源：環(huán)球科學(xué)
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