碳是最通用的元素之一：它是形成大量化合物的基础、拥有不同维数的同素异形体、能够表现出许多不同的几何结构。因此，长期以来，碳材料在材料研究领域一直处于特殊的地位。虽然碳、金刚石和石墨的三维形式早已为人知悉，但直到1985年，人们才首次发现碳的低维碳同素异形体即准零维富勒烯。不久之后，在1991年，一维碳纳米管引起了科学界的关注，2004年二维碳同素异形体石墨烯成为实验现实。如今，科学家已经能够将不同的碳结构组合到一起，制备出各种新型结构，如富勒烯填充碳纳米管（“豌豆荚”结构）和富勒烯插层石墨烯的组合。
这是石墨烯-富勒烯-石墨烯“三明治”结构的计算机模型
在这篇发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的文章中，维也纳大学的科学家展示了又一种新型复合碳结构，称为富勒烯三明治，其中富勒烯被包裹在两片石墨烯片之间。研究人员分析了这种新型结构及其蕴含的分子动力学知识。在富勒烯层的边缘，科学家们可以观察到单独的富勒烯在夹层内扩散：在观察过程中，电子显微镜逐行扫描，因此，运动的富勒烯仅在图像中部分可见（逐行记录，以便移动的富勒烯只出现在某些线上）。此外，观察还发现富勒烯可以在三明治内部旋转，然而当富勒烯由于长时间的电子辐射而合并成更大的物质时，这种旋转被阻止。
科学家创造出的这种新的富勒烯—石墨烯系统，填补了混合碳异质结构可用组合的空白。与此同时，石墨烯三明治提供了一个纳米尺度的反应室和一个洁净的显微真空界面，能在透射电子显微镜中观察分子动力学。因此，研究人员期望这项工作也为研究类似于石墨烯夹层中分子的结构和动力学开辟新的途径。
资料来源：环球科学
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