Studio della forma di riga del K3C60 - Dipartimento di Fisica e ...

10 1. Fullerene e Fulleriti
Figura 8: Diagramma di fase di polimerizzazione del C60 . A indica la regione di esistenza del
carbonio atomico, M corrisponde allo stato monomerico. Mp corrisponde alla regione in cui il
C60 è polimerico, T in una fase tetragonale e R in una fase romboedrica.
1.7.1 Polimerizzazione nel Fullerene puro
Un polimero di C60 puro può essere realizzato in diversi modi: mediante foto eccitazione,
per collisione molecolare, per ionizzazione o applicando alte pressioni e alte temperature. La
polimerizzazione nel fullerene fu osservata per la prima volta nei film di C60 irradiati con
laser nei quali si formavano degli oligomeri insolubili in toluene. Sottoponendo il C60 ad alte
pressioni e temperatura (T = 800 - 900 K e P = 2 - 5 GPa) si formano diverse fasi di fullerene
polimerico come si può vedere dal diagramma di fase di figura 8
Si possono osservare tre diversi isomeri: uno monodimensionale Ortorombico, e due
bidimensionali romboedrico e tetragonale. Recentemente è stato osservato che l’isomero
romboedrico ha interessanti proprietà magnetiche, infatti presenta ordine ferromagnetico a
temperature maggiori di 500 K.
1.7.2 Polimerizzazione nelle Fulleriti
Per ottenere polimeri dal C60 puro è necessario sottoporre il fullerene a condizioni chimico
fisiche piuttosto drastiche, al contrario facendolo reagire con metalli alcalini si possono otte-
nere polimeri con relativa facilità. I polimeri generati nella sintesi delle fulleriti anioniche, al
contrario dei polimeri comuni, presentano un’elevata cristallinità pertanto la loro struttura
può essere studiata dettagliatamente mediante XRD. Il primo composto di questa classe ad
essere stato scoperto è il KC60 che presenta un ricco diagramma di fasi. Infatti la sua fase
ad alta temperatura, isostrutturale col K3C60 , sopporta una transizione di fase del primo
ordine nell’intervallo di temperatura T = 350 - 400 K.
Questa fase a bassa temperatura ha una distanza C60 - C60 di soli 9.1 ˚A, molto più bassa
del doppio del raggio esterno della molecola di fullerene isolata. Probabilmente questo è dovu-
to alla polimerizzazione delle molecole di fullerene mediante cicloaddizione 2+2, sono quindi