Synthese von Fullerenen

cae | Stabile Fullerene entstehen, wenn sehr große, asymmetrische Metallofullerene kollabieren.

Fullerene sind – neben Graphit und Diamant – die dritte, vor knapp drei Jahrzehnten entdeckte Modifikation des Kohlenstoffs und haben große Hoffnungen für technische und medizinische Anwendungen geweckt. Sie besitzen eine fußballähnliche Struktur aus zwölf Fünfecken und beliebig vielen Sechsecken; entsprechend variiert die Anzahl der C-Atome. Nach ihrer Synthese im Labor wurden Fullerene auch im Weltall als interstellare Materie identifiziert. Wie sie entstehen, darüber ist viel spekuliert worden. Nun scheint aber klar zu sein, dass nicht kleine Bausteine am Beginn ihrer Synthese stehen (Bottom-up-Modell), sondern große instabile Moleküle, die zerfallen (Top-down-Modell). Ausgangsmaterial der Synthese ist Graphen, eine Kohlenstoffmodifikation mit zweidimensionaler Struktur ähnlich einem Blatt Papier. Es rollt sich gewissermaßen auf und bildet mithilfe von Metallatomen riesige Moleküle, die jedoch instabil sind und deshalb zu kleineren, stabilen Strukturen schrumpfen. Ein „missing link“ des postulierten Top-down-Prozesses wurde nun nachgewiesen und bestätigt die Theorie. 

Quelle: Zhang J, et al. A missing link in the transformation from asymmetric to symmetric metallofullerene cages implies a top-down fullerene formation mechanism. Nature Chemistry 2013;5:880–885.