pípanna stjórnar kristalgerð fylliefnisins og getur þannig kallað fram sérstæða eiginleika hjá efninu. Knattkolspípur geta því gegnt mikilvægu hlutverki fyrir þróun nanótækni framtíðarinnar. Tæpu ári eftir að Iijima birti uppgötvun sína á knattkolspípum tilkynnti eðlis- fræðingurinn Ugarte um enn eina nýja gerð kolefnis (Ugarte 1992). Ugarte var að athuga kolefnissót í rafeindasmásjá og jók rafeindaflæðið um sýnið meir en tífalt, meðal annars til að athuga áhrif rafeinda- geislans á sótið. Honum til mikillar furðu ummynduðust knattkolspípur, grafítflögur og myndlaust kolefni í sýninu í kúlulaga agnir (þvermál tæplega 50 nm). Nánari athugun leiddi í ljós að hver ögn var samsett úr mörgum knöttum sem voru hver inni í öðrum, líkt og lagskipting í lauk. Fleiri en sextíu knettir geta verið í hverri kúluögn og bilið á milli knattanna er, líkt og hjá knattkolspípunum, það sama og á milli grafítlaga. Þessir knettir Ugarte eru oft kallaðir knattkolslaukar (bucky on- ions). Líklegt er að C60 sé innsti knött- urinn, en þar yfir komi næst C240 svo C540 o.s.frv. Þá má skrifa knattkolslaukinn sem C,„@C,.,.@C,.„@... samkvæmt táknaðferð 60 240 540 Smalleys. Regluleg kúlulögun stærstu knattkolanna í kollauknum bendir hins vegar til þess að þeir séu gerðir úr sjöhyrningum auk fimm- og sexhyrninga. Risastór knattkol verða of strýtulaga um fimmhyrningana ef þau eru eingöngu gerð úr fimm- og sexhyrningum. Hinsvegar eru aðliggjandi sjö- og fimmhyrningar algeng- ir í reglulegum kúlum geislunga (radio- lariá) eins og til dæmis Aulonia hexagona (Tarnai 1989). Eitt það athyglisverðasta við uppgötvun Ugartes var að knattkolslaukarnir stækk- uðu því lengur sem rafeindageisla var beint að sýninu. Nauðsynleg skilyrði fyrir myndun knattkola eru þvi ekki bundin við gasfasa heldur geta þau einnig myndast í storkuham (solid state). Ugarte vildi út frá þessu varpa fram þeirri spurningu hvort knattkolslaukar væru í raun stöðugasta form kolefnis en ekki grafít. Það væri fyrst núna að réttar aðstæður væru fyrir myndun þeirra. Þessa ályktun sína byggði hann á þeirri staðreynd að grafítflötur fyrir hreint kolefni hefði alltaf opin tengi (eða hvarf- gjörn) á jöðrunúm. í raun eru kolefnis- atómin á jöðrum grafítflata tengd öðrum atómum og þá aðallega vetni. Samkvæmt þessu ætti kúlulögun að vera stöðugasta bygging hreins kolefnis, a.m.k. fyrir smærri agnir frumefnisins. Við verðum þó að bíða nákvæmra mælinga á hreinum sýnum knattkolslauka áður en við fáum svar við þessari spurningu. ¦ LOKAORÐ Nú eru rúm tíu ár síðan fyrsta vísbendingin um tilvist knattkola leit dagsins ljós. Vitað er að knattkol hafa verið til miklu lengur og eru stöðugt að myndast allt í kringum okkur. Þau finnast til dæmis í sóti frá kertaloga en þó aðeins í örlitlu magni. Knattkol hafa verið lengi til á jörðinni því þau finnast í ævafornu sóti í 65 milljón ára gömlu jarðlagi frá mörkum krítar og tertíer (Heymann o.fl. 1994), sem markar enda- lok risaeðlanna, og einnig í sóti sem myndaðist þegar loftsteinn féll á Sudbury í Kanada fyrir 1,85 milljörðum ára (Becker o.f). 1994). Hins vegar er upphaflegu spurningunni um samsetningu kolefnis- þoka enn ósvarað, en ljóst er að C„- knattkol er þar líklega ekki í umtalsverðu magni, svo kaldhæðnislega sem það kann að hljóma. Þó er mögulegt að ljósmerki frá geimnum, sem mælist á útfjólubláa svið- inu, sé frá knattkolslaukum (de Heer og Ugarte 1993, Kratschmer 1994). Uppgötvun knattkola undirstrikar enn frekar fjölbreytnina í efnafræði kolefnis. í dag þekkjum við byggingar kolefnis sem fulltrúa fjögurra vídda. Knattkolin og knattkolslaukarnir eru punktlaga og því núllviðir, knattkolspípurnar línulegar og einvíðar, grafít flatt og tvívítt en demants- grindin þrívíð. Ekki er loku fyrir það skotið að enn verði uppgötvuð ný form kolefnis. Til dæmis benda nýlegar rann- sóknir til að hægt sé að mynda stöðugar línulegar keðjur kolefnisatóma (svokall- 123
Beinir tenglar
