Beobachtung chemischer Reaktionen auf atomarer Ebene: Dynamik von Fullerenverschmelzung und Nanoröhrenbruch durch Vermittlung von Metallionen

A Piggyback Ride for Transition Metals: Encapsulation of Exohedral Metallofullerenes in Carbon Nanotubes

“…The chemical reactivity of metal atoms in endohedral fullerenes, such as M@C 82 , is passivated by the fullerene shell enveloping that metal, so that the metal atom has to break through the shell in order to be involved in any chemical reactions within the nanotube. [8] This clearly requires significantly greater activation energy than in the present case of the exohedral metallofullerene.…”

“…(288 kJ mol À1 ) for C 60 and a single-walled carbon nanotube (SWNT), [6] and can be higher for larger fullerene cages. Previously, we [5,7,8] and others [9,10] have exploited the unique affinity of nanotubes to absorb fullerenes with metals inside leading to (M@C n )@SWNT structures in an exceptionally high yield (up to 100 %), in which metal atoms are arranged in a perfect chain along the nanotube channel (Figure 1 b).…”

“…[11] The final issue is related to the fact that the metal atom is fully encased within the fullerene cage, and is, therefore, not directly accessible for electronic interactions with the nanotube sidewalls or catalytic reactions with other guest molecules. Although it has been demonstrated that once endohedral fullerenes are inside the nanotube, it is possible to break the fullerene cages by heating (1300-1400 8C) [12,13] or using radiation, [8,9] thereby liberating the metal atoms into the nanotube cavity, these are often highenergy processes and difficult to control.…”

Abbildung selbstorganisierter Strukturen: Interpretation von TEM‐ und Kryo‐TEM‐Aufnahmen

“…Die Verwendung dieser Analysetechnik hat unser Verständnis der physikalischen und chemischen Kontrolle der Organisation von Materie über mehrere Größenordnungen der Längenskala wesentlich vertieft. [2,37] Ein aktuelles und sehr schönes Beispiel [43] zeigt, wie weit sich die TEM in den letzten Jahren entwickelt hat: Durch aberrationskorrigierte TEM [44] mit eine Beschleunigungsspannung von nur 80 kV wurden atomare Abbildungen von Metallatom-induzierter Koaleszenz von Fullerenen und von Rissen in Nanoröhren erhalten (Abbildung 9). [43] Diese und verwandte Entwicklungen bringen uns immer näher an die Charakterisierung chemischer Stoffe und Reaktionen allein dadurch, dass man "nachsieht, wo sich die Atome befinden".…”

“…[2,37] Ein aktuelles und sehr schönes Beispiel [43] zeigt, wie weit sich die TEM in den letzten Jahren entwickelt hat: Durch aberrationskorrigierte TEM [44] mit eine Beschleunigungsspannung von nur 80 kV wurden atomare Abbildungen von Metallatom-induzierter Koaleszenz von Fullerenen und von Rissen in Nanoröhren erhalten (Abbildung 9). [43] Diese und verwandte Entwicklungen bringen uns immer näher an die Charakterisierung chemischer Stoffe und Reaktionen allein dadurch, dass man "nachsieht, wo sich die Atome befinden". [45] Für die Analyse von Nanostrukturen in Lösungen, insbesondere von selbstorganisierten Systemen, gewinnt die Kryo-TEM immer mehr an Bedeutung.…”