На “поверхности” фуллерена C₂₀ связи С-С между соседними атомами углерода образуют только пятиугольники, а шестиугольники (в отличие от хорошо изученного фуллерена C₆₀) отсутствуют. Этот кластер – самый маленький из возможных фуллеренов.

Он был открыт 8 лет назад в газовой фазе, и с той поры не прекращаются попытки изготовить твердое вещество – фуллерит – на его основе (по аналогии с фуллеритом из фуллеренов C₆₀). Интерес к фуллериту C₂₀ обусловлен, в том числе, перспективой достижения в нем более высоких, чем в фуллерите C₆₀, температур сверхпроводящего перехода, (предсказывается значительное усиление электрон-фононного взаимодействия по мере уменьшения размеров фуллеренов). Имеющиеся в литературе экспериментальные данные [2,3] о синтезе фуллерита C₂₀ остаются неподтвержденными. Тем временем теоретики, используя современные расчетные методики, пытаются предсказать структуру трехмерных кристаллов из фуллеренов C₂₀ [4–6]. Единого мнения о наиболее энергетически выгодной структуре пока нет, что связано, возможно, с наличием нескольких близких по энергии атомных конфигураций.

Фрагмент пленки из фуллеренов C₂₀

В работе [7] представлены результаты моделирования квазидвумерных комплексов (то есть фактически фрагментов пленок) на основе фуллеренов C₂₀. Определены типы межкластерных связей, отвечающих максимальной величине энергии связи фуллеренов в таких комплексах (см. рис.).

Непосредственный расчет температурной зависимости времени жизни этих комплексов, выполненный методом молекулярной динамики, показал, что хотя они и являются метастабильными, но характеризуются очень большой высотой энергетического барьера (около 2.5 эВ), препятствующего их переходу в конфигурации с более низкой энергией. Поэтому даже при комнатной температуре такие структуры могут оказаться очень устойчивыми. Для их изготовления нужно подобрать материал подложки так, чтобы минимизировать разрушающее действие подложки на фуллерены в процессе формирования пленки. Интересно, что сообщение о синтезе “кластерных пленок”, содержащих смесь фуллеренов C_n с n = 20 ÷ 32 [8] появилось задолго до “официального” открытия фуллерена C₂₀ [1]. Может быть, модифицируя соответствующим образом использованную в [8] методику (осаждение кластеров из низкоэнергетического пучка), удастся изготовить и пленки C₂₀ без примесей других фуллеренов?

• 1. H.Prinzbach et al., Nature 407, 60 (2000)
• 2. Z.Wang et al., Phys. Lett. A 280, 351 (2001)
• 3. Z.Iqbal et al., Eur. Phys. J. B 31, 509 (2003)
• 4. Y.Miyamoto, M. Saito, Phys. Rev. B 63, 161401 (2001)
• 5. S.Okada et al., Phys. Rev. B 64, 245405 (2001)
• 6. Z.Chen et al., Chem. Eur. J 10, 963 (2004)
• 7. И.В.Давыдов и др., Письма в ЖЭТФ 87, 447 (2008)
• 8. V.Paillard et al., Phys. Rev. B 49, 11433 (1994)