Исследователи используют бензол для создания нового вида молекулярных нанотрубок

Бензол – обычный углеводород – впервые был использован исследователями для создания новой формы молекулярной нанотрубки, которая может проложить путь к передовым применениям на основе наноуглерода на основе полупроводников.

Цилиндр pNT нанометрового размера, изготовленный из 40 бензолов. Цилиндр в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса. (Изображение предоставлено: (c) Хироюки Исобе, 2018)

На химическом факультете исследователи усиленно работают в своей недавно отремонтированной лаборатории в Высшей школе наук Токийского университета. Продуманная планировка и первозданная среда предоставляют исследователям обширные возможности для интересных экспериментов. Признательность за «красивые» молекулярные структуры привела профессора Хироюки Исобе и его коллег к разработке чего-то красивого и первого в области химии.

Фениновая нанотрубка (pNT) команды, с ее приятной простотой и симметричностью, чрезвычайно эстетична и резко контрастирует с ее запутанными средствами возникновения. Значительные трудности и проблемы связаны с химическим синтезом нанотрубок, тем более, если кто-то хочет тонко регулировать целевые структуры, чтобы предложить специальные функции и свойства.

Несмотря на то, что стандартные углеродные нанотрубки известны своими бездефектными и совершенными графитовыми структурами, они имеют тенденцию значительно отличаться по диаметру и длине. Изобе и его группа хотели нанотрубок одного типа, новой формы, которая контролировала бы дефекты внутри своей цилиндрической структуры нанометрового размера, позволяя большему количеству молекул добавлять функции и свойства.

Инновационный процесс синтеза исследователей начинается с бензола, представляющего собой гексагональное кольцо из шести атомов углерода. Используя реакции и интегрируя шесть из этих бензолов, исследователи создали более крупное гексагональное кольцо, известное как циклометафенилен (CMP). Затем использовались атомы платины, что позволило четырем CMP создать куб с открытым концом. Удаление платины приводит к тому, что куб прыгает в плотный круг, и это обеспечивается с помощью мостиковых молекул на обоих концах, что позволяет сформировать форму трубки.

Хотя этот сложный процесс кажется весьма сложным, он невероятно эффективен и эффективно связывает бензолы в течение 90% времени. Здесь также играет роль симметрия молекулы, и эта молекула облегчает процесс сборки до 40 бензолов. Эти бензолы, также известные как фенины, используются в качестве панелей для формирования цилиндра нанометрового размера. Результатом является инновационная структура нанотрубок, которая имеет преднамеренные периодические дефекты. Гипотетический анализ показал, что эти периодические дефекты наполняют нанотрубку полупроводниковыми признаками.

Кристалл pNT также интересен: молекулы pNT выровнены и упакованы в решетку, богатую порами и пустотами. Эти нанопоры могут инкапсулировать различные вещества, которые наполняют кристалл pNT свойствами, полезными в электронных приложениях. Одна молекула, которую мы успешно внедрили в pNT, была большая молекула углерода под названием фуллерен (C70) . Команда, возглавляемая Крото / Керлом / Смолли, открыла фуллерены в 1985 году. Говорят, что сэр Гарольд Крото влюбился в красивую молекулу. Мы одинаково относимся к ПНТ. Мы были шокированы, увидев молекулярную структуру из кристаллографического анализа. Идеальная цилиндрическая структура с четырехкратной симметрией вытекает из нашего химического синтеза . После нескольких десятилетий с момента открытия эта прекрасная молекула, фуллерен, нашла различные применения и применения. Мы надеемся, что красота нашей молекулы также указывает на уникальные свойства и полезные функции, ожидающие своего открытия .

Хироюки Исобе, профессор химического факультета Токийского университета.

Source link