16:08 2022-05-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ O bandă Möbius construită exclusiv din atomi de carbon
_ O bandă Möbius construită exclusiv de atomi de carbon
Obținerea de nanocarboni uniforme structural pentru a lega în mod corespunzător structura și funcția, în mod ideal ca molecule unice, este o mare provocare în domeniul științei nanocarbonilor. Astfel, construcția de nanocarboni uniforme structural este crucială pentru dezvoltarea materialelor funcționale în nanotehnologie, electronică, optică și aplicații biomedicale. Un instrument important pentru atingerea acestui obiectiv este știința nanocarbonului molecular, care este o abordare de jos în sus a creării de nanocarboni folosind chimia organică sintetică. Cu toate acestea, nanocarburile moleculare sintetizate până acum au structuri simple, cum ar fi cea a unui inel, bol sau centură. Pentru a realiza nanocarburi neexplorate și prezise teoretic, este necesar să se dezvolte noi metodologii pentru sinteza nanocarburilor moleculare cu structuri mai complexe.
Acum, o echipă condusă de Kenichiro Itami (profesor, Universitatea Nagoya) și Yasutomo Segawa (Profesor asociat, Institutul pentru Științe Moleculare) și Yuh Hijikata (Profesor asociat special numit, ICReDD) au sintetizat o nanocarbon moleculară în formă de centură cu o topologie de bandă Möbius răsucită (adică, o nanocentre de carbon Möbius) și și-au publicat rezultatele în Nature. Sinteză.
„Nanocentrul de carbon Möbius a fost o moleculă de vis în comunitatea științifică, după ce am raportat prima sinteză chimică a unei nanocenturi de carbon — un nanotub de carbon ultrascurt — în 2017. La fel ca curelele, folosim fiecare ziua, ne-am imaginat ce s-ar întâmpla cu „centura noastră moleculară” atunci când este strânsă cu o răsucire. Este o altă moleculă uimitor de frumoasă", spune Kenichiro Itami, liderul grupului de cercetare.
Un Möbi atât de răsucit. nanocentrul de carbon american ar trebui să manifeste proprietăți și mișcări moleculare destul de diferite în comparație cu cele cu o topologie normală de centură. Cu toate acestea, crearea acestei răsuciri este mai ușor de spus decât de făcut. „Știam din sinteza noastră anterioară a nanocentrurilor de carbon că energia de deformare este cel mai mare obstacol în sinteza. sinteza reală a fost proiectarea noastră moleculară și examinarea detaliată a condițiilor de reacție”, spune Yasutomo Segawa, un co-lider al proiectului.
Ruta sintetică rațională a fost determinată utilizând analiza teoretică a uriașei tulpini derivate. atât din forma curelei, cât și din structura moleculară răsucită a nanocentrului de carbon Möbius. Nanocentrul de carbon Möbius a fost sintetizat în 14 etape de reacție chimică, inclusiv o reacție de funcționalizare nou dezvoltată, secvența de reacție Wittig Z-selectivă și reacția de homocuplare mediată de nichel care induce deformarea. Analiza spectroscopică și simularea dinamicii moleculare dezvăluie că porțiunea de răsucire a benzii Möbius se mișcă rapid în jurul moleculei de nanocentru de carbon Möbius în soluție. Chiralitatea topologică care provine din structura Möbius a fost confirmată experimental utilizând separarea chirală și spectroscopie circulară de dicroism.
Privind înapoi în istorie, noile forme de carbon și nanocarboni au deschis constant porțile către noi științe și tehnologii și au condus la descoperirea unor proprietăți, funcții și aplicații extraordinare (și adesea imprevizibile). Lucrarea de față este o realizare de pionierat care deschide calea pentru dezvoltarea materialelor nanocarbonice cu structuri topologice complexe și nașterea științei materialelor inovatoare folosind topologia Möbius.
Comentarii:
Adauga Comentariu