Forskere opnår det olympiske ringmolekyles gennembrud lige i tide til vinterlegene

Da verdens førende vinteratleter forberedte sig på at tage på pisterne, skøjtebaner og baner til de olympiske vinterlege 2018, Forskere fra Florida State University arbejdede hårdt på at finde deres egen guldmedalje.

Mere end 7, 000 miles væk fra de snedækkede tinder i PyeongChang, forskere fra FSU's afdeling for kemi og biokemi låste op for en ny strategi til at syntetisere et meget alsidigt molekyle kaldet olympicene - en forbindelse af kulstof- og brintatomer opkaldt efter sin velkendte form.

"En olympisk er et molekyle bestående af fem ringe, der ligner formen på de berømte olympiske ringe, " sagde Cottrell familieprofessor i kemi og biokemi Igor Alabugin. "Denne nye proces til at syntetisere disse molekyler tilbyder et unikt værktøj til fremstilling af strukturelt præcise kulstofrige nanostrukturer."

Teamets resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Angewandte Chemie .

Olympicenes er som decathletes af nanoskala molekyler. Deres række potentielle anvendelser omfatter sofistikerede sensorer, information og energilagring, solceller og højteknologiske LED'er.

Det første olympicenmolekyle blev afsløret af britiske kemikere i forventning om OL i London i 2012. Indtil nu, syntetisering af disse unikke strukturer var kun mulig gennem en besværlig og intensiv syv-trins proces, der i vid udstrækning var baseret på kemi, der går tilbage til 1960'erne.

I FSU -teamets nye teknik, en yderligere sekskantet ring af carbonatomer smeltes til zigzagkanten af ​​et eksisterende kulstofrigt molekyle i to hurtige trin.

Tænk på den travle langrendsløber versus den adrætte speedskater.

"Vores succes med at udvikle denne strategi gjorde det muligt for os at opnå en to-trins syntese, der er meget kortere end den tidligere rapporterede rute, selvom begge metoder brugte det samme udgangsmateriale, " sagde Alabugin.

Det er olympicænets forhold til grafen - en todimensionel, enkeltlagsgitter af carbonatomer - det kan være det mest lovende for disse genkendeligt formede molekyler. Grafen er et verdensomspændende materiale med virkelig olympiske egenskaber:Det er en effektiv leder af elektricitet og varme, den er næsten fuldstændig gennemsigtig og 200 gange stærkere end stål, det er det mægtigste materiale, der nogensinde er testet.

Kort efter at olympicener blev syntetiseret med succes, forskere erkendte den vigtige forbindelse, de delte med grafen. Nu, med deres nye strategi for accelereret olympisk syntese, Alabugin og hans team kan have afsløret en måde til bedre at lette produktionen af, hvad nogle har kaldt et "mirakelmateriale."

"Vores tilgang vil gøre det muligt for kemikere at syntetisere en række olympicener, der kan tjene som trædesten til fremstilling af præcist formede og funktionaliserede grafenunderstrukturer, "Sagde Alabugin.

Til ære for dette års olympiske lege, holdet døbte produktet af deres innovative syntesestrategi "Ph-olympicene, "-"P"et, der afspejler både phenylgruppen, der er afgørende for syntesen af ​​molekylet, og et subtilt nik til værtsbyen PyeongChang.

Alabugin sagde, at han betragter timingen af ​​hans holds opdagelse som en sjælden, heldigt øjeblik med videnskabelig serendipity.

"Den nøjagtige tidslinje for design, opdage og derefter få dine resultater peer reviewet er aldrig sikkert, "sagde han." At offentliggøre denne nye syntese af olympicen lige i tide til vinter -OL er virkelig et heldigt tilfælde. "