As cebolas de carbono são nanopartículas de carbono que consistem em camadas concêntricas de moléculas de fulereno . O número de camadas é variável, as maiores cebolas de carbono obtidas têm quase 100.
Após a descoberta inicial dos fulerenos, Kroto e MacKay teoricamente consideraram a formação de fulerenos em várias camadas (comumente chamados de "cebolas de carbono"). A existência de tais estruturas requer uma sucessão de camadas exibindo a mesma simetria e separadas por uma distância próxima à existente entre os planos do grafite .
Em 1992, durante um estudo das estruturas formadas a partir de uma mistura de nanotubos , nanopartículas e carbono amorfo , Ugarte observou por HRTEM (in) uma evolução muito surpreendente: ao usar um feixe de elétrons de densidade muito forte, uma transformação morfológica de nanotubos e nanopartículas ocorre gradualmente até a formação de partículas quase esféricas.
A presença de cebola de carbono no espaço deveria explicar o espectro de absorção da poeira interestelar em 217,5 nm e confirmada em 2004.
Para ser capaz de formar uma cebola de carbono estável, a distância entre duas camadas sucessivas de fulereno deve ser substancialmente igual à distância entre os planos da grafite, ou seja, aproximadamente 3,4 Å . Este é o caso da família do fulereno formada por 60n 2 ou 20n 2 átomos, onde n é um número natural, como a cebola de três camadas (n = 3) com base em C 60, de fórmula C 60 @C 240 @C 540.
Zwanger e Banhart mostraram por estudos de microscopia eletrônica de alta resolução que a orientação relativa das camadas é aleatória e a estrutura das cebolas de carbono é desordenada.
Sob certas condições, quando as cebolas são levadas a uma temperatura da ordem de 700 ° C e bombardeadas por elétrons, as camadas internas sofrem um rearranjo estrutural e se transformam em diamante . De fato, sob essas condições, as cebolas se contraem e a distância entre duas camadas sucessivas muda gradualmente: a união das camadas externas é relativamente pequena, enquanto a distância entre duas camadas internas pode ser reduzida para 2,2 Å , dando origem a pressões muito altas . no coração da cebola. Por outro lado, nanopartículas de diamante recozidas isoladas se transformam em cebolas de carbono esféricas.
Pouco se sabe sobre como as cebolas carbono crescem, mas agora elas são Feitas por métodos diferentes:
O último método parece ser o mais promissor, pois consegue filmes finos de cebolas de carbono com algum controle de tamanho e uma distribuição de forma relativamente estreita.