Hiili sipulit ovat nanohiukkasia on hiili , joka koostuu samankeskisestä kerrosten molekyylien fullereeni . Kerrosten lukumäärä vaihtelee, suurimmilla saaduilla hiilipipuleilla on melkein 100.
Alkuperäisten fullereenien löytämisen jälkeen Kroto ja MacKay harkitsivat teoreettisesti monikerroksisten fullereenien (joita kutsutaan yleisesti "hiilisipuliksi") muodostumista. Tällaisten rakenteiden olemassaolo vaatii peräkkäin kerroksia, joilla on sama symmetria ja jotka on erotettu etäisyydellä, joka on lähellä grafiittitasojen välistä etäisyyttä .
Vuonna 1992 tutkimuksessa nanoputkien , nanohiukkasten ja amorfisen hiilen seoksella muodostetuista rakenteista Ugarte havaitsi HRTEM: n ( yllä ) erittäin yllättävän evoluution: käyttämällä erittäin voimakasta elektronisuihkua, nanoputkien ja nanohiukkasten morfologinen muutos tapahtuu vähitellen, kunnes lähes pallomaisia hiukkasia muodostuu.
Hiilen läsnä ollessa sipuli avaruudessa oli tarkoitus selittää absorptiospektri on tähtienvälisen pölyn on 217,5 nm ja vahvistettiin vuonna 2004.
Vakaan hiilisipulin muodostamiseksi kahden peräkkäisen fullereenikerroksen välisen etäisyyden on oltava olennaisesti yhtä suuri kuin grafiitin [001] tasojen välinen etäisyys, ts. Noin 3,4 Å . Tässä on kyse fullereeni perheen muodostettu 60n 2 tai 20n 2 atomia, jossa n on luonnollinen luku, kuten kolmikerroksinen sipuli (n = 3), joka perustuu C 60, kaava C 60 @ C 240 @ C 540.
Zwanger ja Banhart ovat korkean resoluution elektronimikroskopiatutkimuksissa osoittaneet, että kerrosten suhteellinen suunta on satunnainen ja hiilisipulien rakenne on häiriintynyt.
Tietyissä olosuhteissa, kun sipulit saatetaan noin 700 ° C: n lämpötilaan ja pommitetaan elektronien avulla, sisäiset kerrokset muuttuvat rakenteellisesti ja muuttuvat timantiksi . Itse asiassa näissä olosuhteissa sipulit supistuvat ja kahden peräkkäisen kerroksen välinen etäisyys muuttuu vähitellen: ulkokerrosten yhteen tuleminen on suhteellisen pieni, kun taas kahden sisemmän kerroksen välinen etäisyys voidaan pienentää 2,2 Å: iin , mikä aiheuttaa erittäin korkeita paineita sipulin sydämessä. Päinvastoin, eristetyt hehkutetut timantin nanohiukkaset muuttuvat pallomaisiksi hiilisipuleiksi.
Hiilisipulien kasvusta tiedetään vähän, mutta ne valmistetaan nyt Eri menetelmillä:
Jälkimmäinen menetelmä näyttää olevan lupaavin, koska sillä saavutetaan ohut hiilisipulikalvo, jolla on jonkin verran koon säätöä ja suhteellisen kapea muodonjako.