A fullerén-kubán rendszer rotor-sztátor fázisai és hasonló szupramolekuláris anyagok = Rotor-stator phases of the fullerene-cubane system and related supramolecular materials
A kutatási téma keretén belül tanulmányoztuk a fullerén-kubán kokristályok szerkezetét és dinamikai sajátosságait; a rotor-sztátor fázisokat új, nagy szimmetriájú tagokkal bővítettük; megkezdtük egy rokon szerkezetű anyagcsalád, a fullerén-mezitilén rendszer fejlesztését. Röntgen-diffrakciós mérések alapján meghatároztuk a C60-kubán alacsony hőmérsékleti fázisának kristályszerkezetét, amit párpotenciálokon alapuló számolásokkal is alátámasztottunk. Kalorimetrikus mérésekkel igazoltuk, hogy a C60 és a C70 kubán kokristályaiban az orientációs rendeződés első rendű fázisátalakulással megy végbe; ezek termodinamikai paramétereit sikerült meghatároznunk. NMR spektroszkópia, inelasztikus neutronszórás és diffúz Röntgenszórás segítségével közvetlen bizonyítékokat találtunk a fullerén molekulák szabad forgására a rotor-sztátor kokristályokban. Polimerizált C60-kubán káliummal történt dopolásával sikerült előállítanunk a fullerén-kubán anyagok első fémes származékát. Előállítottuk az endohedrális Sc3N@C80 és Gd3N@C80 rotor-sztátor jellegű kokristályait kubánnal és mezitilénnel. Ezek szerkezetvizsgálata folyamatban van. ESR spektroszkópia és SQUID magnetometria segítségével tanulmányoztuk a tiszta Gd3N@C80 mágneses tulajdonságait. Folyékony alkálifémes redukciót követően sikeresen hidrogéneztünk szén nanocsöveket. | In the framework of the project we have studied the structures and the dynamics of the fullerene-cubane cocrystals; we have extended the rotor-stator family with new members of high symmetry; we started the development of a new related family, the fullerene-mesitylene system. We have determined the low-temperature crystal structure of C60-cubane by x-ray diffraction, and, supported the results by calculations, based on a pair potential method. We have proved the first order character of the orientational phase transitions of the cubane cocrystals of C60 and C70 by calorimetric methods, and determined the thermodynamic parameters of the transitions. We have found direct evidences on the free rotation of fullerene molecules in the rotor-stator cocrystals by complex studies of NMR spectroscopy, inelastic neutron scattering and diffuse x-ray scattering. We have succeeded in the preparation of the first metallic derivative of the fullerene-cubane materials by potassium doping of the polymerized C60-cubane. We have prepared cocrystals of rotor-stator character of the endohedral Sc3N@C80 and Gd3N@C80 with cubane and mesitylene. The structural determination of these materials is in progress. We have studied the magnetic properties of the pure Gd3N@C80 phase by ESR spectroscopy and SQUID magnetometry. We have successfully hydrogenated carbon nanotubes after a reduction by liquid alkali metal
