Dotierte und undotierte Kohlenstoffcluster

Kietzmann, H.

Book/Report

FZJ-2019-01812

Dotierte und undotierte Kohlenstoffcluster

Kietzmann, H. (Corresponding author)FZJ*

1997
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3347, 123 p. (1997)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21816

Report No.: Juel-3347

Abstract: Mit der Vergabe des Nobelpreises für Chemie im Jahre 1996 an Smalley, Kroto und Curl wurde die Entdeckung des C$_{60}$ , eines außergewöhnlich stabilen Teilchens, bestehend aus 60 Kohlenstoffatomen, gewürdigt. C$_{60}$ ist ein Cluster, das heißt ein Aggregat aus einer gewissen Zahl gleichartiger Atome oder Moleküle. Ein Cluster kann als Bruchstück des Festkörpers betrachtet werden, wobei die Zahl der Bausteine (Atome, Moleküle) so klein ist, daß die Eigenschaften des Clusters von denen des Festkörpers abweichen. Z.B. ist C$_{60}$ ein Halbleiter mit einer Bandlücke von 1.7eV, während Graphit halbmetallische Eigenschaften hat.Mit der Entdeckung des C$_{60}$ durch Smalley et al. im Jahre 1985 [1] begann eine intensive Forschungsaktivität im Bereich der Kohlenstoffcluster. 1990 entwickelteKrätschmer eine einfache Methode, C$_{60}$ und andere, ähnliche Kohlenstoffcluster (Fullerene) in großer Menge zu erzeugen [2]. Damit konnten sogar Einkristalle aus reinen C$_{60}$-Hohlkugeln gezüchtet werden, die eine weitere Erscheinungsform des reinen Kohlenstoffs neben Graphit und Diamant darstellen. Dotiert man dieses Material (Fullerit) mit Alkaliatomen, hat dieser Festkörper supraleitende Eigenschaften unterhalb einer außergewöhnlich hohen Sprungtemperatur von bis zu 40K [3]. Dieser Wert wird nur noch von den "keramischen" Hochtemperatursupraleitern übertroffen. Der Mechanismus der Supraleitung ist aber trotz des hohen T$_{c}$ der der "normalen" (BCS) Supraleiter [4]. Reine und dotierte Kohlenstoffcluster sind also die Bausteine völlig neuer Materialien mit auch für die Anwendung äußerst interssanten Möglichkeiten. Die Struktur der Kohlenstoffcluster (C$_{n}$) variiert sehr stark mit der Größe "n" des Clusters, und die geometrsiche und elektronische Struktur ist bei weitem noch nicht für alle interessanten Größen aufgeklärt. So ist z.B. unklar, was die kleinstmögliche Größe einer stabilen C$_{n}$ - Hohlkugel ist. Theoretisch ist dies ein Cluster aus 20 C-Atomen, der jedoch im Experiment noch nicht nachgewiesen werden konnte. Es gibt grundsätzlich 2 Probleme bei der Untersuchung der einzelnen Cluster: $\bullet$ Die Erzeugung der Kohlenstoffcluster $\bullet$ Die nach Massen separierte Strukturuntersuchung [...]

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