Ученые создали новую молекулу углерода во второй раз

Новый тип всеуглеродной молекулы был изучен в нормальных условиях температуры в комнате. Это знаменует собой лишь во второй раз, когда это было сделано, после того, как сферические бакирболы были синтезированы 35 лет назад. Прорыв может привести к чрезвычайно эффективным материалам для новых электронных и квантовых технологий.

Циклические углероды, молекулы, состоящие из кольца атомов углерода, могут демонстрировать странное химическое поведение или проводить электроэнергию необычными способами-во многом как их всеуглеродные молекулярные кузены, бакиболы и нанотрубки. Но эти кольца настолько деликатны, что они обычно разваливаются, или в некоторых случаях даже взорвутся, прежде чем исследователи получат возможность изучить их.

«Циклические углероды – интригующие молекулы, и мы пытались сделать их в течение долгого времени», – говорит Гарри Андерсон в Оксфордском университете. Это традиционно требует чрезвычайно резких условий, чтобы сохранить молекулы достаточно долго, чтобы их изучали. Но Андерсон и его коллеги нашли способ стабилизировать циклические углероды при комнатной температуре.

Техника включает в себя изменение циклического углерода. Исследователи продемонстрировали это на молекуле, не изучаемой ранее, кольцо из 48 атомов углерода, называемое цикло[48]углерод, или c₄₈Полем Андерсон и его коллеги добавили «бамперы» в С₄₈протягивая его через три меньших кольца, чтобы защитить 48 атомов от столкновения друг с другом – или с другими молекулами.

«Нет ненужного украшения», – говорит Макс фон Делиус в университете Ульма в Германии. «В простоте есть абсолютная красота».

Новая структура, называемая цикло[48]углерод [4]Катенан, оставался достаточно стабильным, чтобы учиться в течение примерно двух дней, что позволяет исследователям исследовать цикло[48]Углерод подробно в первый раз. Интересно, что 48 углерода молекулы действовали так, как будто они были расположены в бесконечной цепи, структура, теоретически способная перенести электрический заряд от одного атома на следующий неопределенный срок.

Эти возможные потенциальные подсказки, проводящие электроэнергию, можно использовать в диапазоне технологий следующего поколения, включая транзисторы, солнечные элементы, полупроводники и квантовые устройства. Однако для подтверждения этого необходимы дальнейшие исследования.

Новый метод стабилизации циклических углеродов может также вдохновить других исследователей изучать свои собственные экзотические молекулы углерода. «Я думаю, может быть, сейчас будет гонка», – говорит фон Делиус. «Думайте об этом длинном кольце как о ступенчатой камне для создания бесконечной цепи».

Фон Делиус объясняет, что цепь отдельных молекул углерода станет еще лучшим проводником, чем кольцо, как C₄₈Полем «Это будет действительно, действительно удивительно – и действительно следующий шаг», – говорит он.