Des scientifiques de plusieurs Britanniques, centres de recherche espagnols et russes (MIPT, Institut de Spectroscopie RAS, Kurchatov Institute et Kintech Lab Ltd) ont mis au point une méthode de synthèse d'un nouveau type de composé nickel-carbone. L'article intitulé « Formation d'hétérofullerènes nickel-carbone sous irradiation électronique » a été publié par Opérations Dalton et est disponible en version pré-imprimée sur Arxiv.org. Le premier auteur de l'article est Alexander Sinitsa, un étudiant MIPT, et l'auteur principal est Andrey Popov (Institute for Spectroscopy RAS, Diplômé du MIPT 1989).

Les hétérofullerènes sont des molécules creuses de forme presque sphérique, lequel, contrairement aux fullerènes typiques, contiennent des atomes d'éléments autres que le carbone. De tels composés ont été synthétisés il y a assez longtemps, en 1991, mais jusqu'à présent pas d'hétérofullerènes contenant du nickel, ou tout autre métal de transition, ont été obtenus. Encore, comme le soulignent les auteurs dans leur article, les métaux de transition sont maintenant étudiés comme catalyseurs dans la synthèse de nanotubes de carbone et de graphène.

"Je tiens à souligner que la majorité des calculs ont été effectués par un étudiant. J'espère que les étudiants visitent régulièrement le site du MIPT et s'inspirent des réussites de leurs collègues. Si vous êtes particulièrement intéressé par le rôle des diplômés du MIPT dans la recherche, alors je peux vous dire qu'Irina Lebedeva est diplômée de l'Institut en 2008, et Andrey Knizhnik, peut-être en 1999, mais je ne suis pas exactement sûr de l'année. Je voudrais également souligner qu'Elena Bichoutskaia (diplômée de la faculté de physique de l'Université d'État de Saint-Pétersbourg) est membre de la diaspora russe à l'étranger, typique de la coopération internationale des scientifiques russes, " Andrey Popov a déclaré au service de presse du MIPT.

La synthèse des hétérofullerènes de nickel est supposée être réalisée sous irradiation électronique, qui est utilisé en microscopie électronique à transmission à haute résolution (HRTEM) afin d'obtenir des instantanés détaillés montrant, si besoin, atomes séparés. Un certain nombre d'expériences précédentes menées par divers groupes de recherche ont démontré que l'irradiation électronique peut également être appliquée pour synthétiser une variété de nanostructures, par exemple., des nanotubes remplis de fullerène de carbone à une couche ont été transformés en nanotubes à deux couches.

En utilisant les dernières données obtenues à partir des images HRTEM et les résultats de la modélisation informatique par des méthodes de dynamique moléculaire, les scientifiques ont montré la possibilité potentielle de transformer des flocons de graphène avec un cluster de nickel en hétérofullerène nickel-carbone.

Les scientifiques, bien que, ne sont pas sûrs de l'application pratique de ces hétérofullerènes. Selon Andreï Popov, "ces molécules de type nouveau peuvent révéler des éléments électroniques intéressants, magnétique, et caractéristiques optiques, ou il peut être possible de les combiner avec certains complexes fonctionnels organiques d'intérêt pour les biologistes et les médecins. Ils peuvent également être utilisés pour créer des structures organo-métalliques 3D pour stocker de l'hydrogène".

Dans leur travail, les chercheurs ont développé et appliqué un algorithme authentique pour modéliser les interactions électron-nanostructure. Cela permet de prendre en compte à la fois des processus rapides (quelques dizaines de picosecondes) et lents (durée de secondes entières). Les processus rapides sont associés à des collisions d'électrons, et les lentes se rapportent à la relaxation moléculaire.