Fremstilling af catenaner og en molekylær trefoil knude ud af para-forbundne benzenringe

Et team af forskere tilknyttet flere institutioner i Japan har udviklet en måde at skabe catenaner og en molekylær trefoil knude ud af para-forbundne benzenringe. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver deres proces og mulige anvendelser af deres resultater. Jeff Van Raden, og Ramesh Jasti fra University of Oregon, har udgivet et perspektivstykke om det arbejde, teamet har udført i det samme journalnummer.

I de seneste år, kulstofbaserede materialer såsom grafen, fullerener og carbon nanorør har fanget forskernes fantasi - sådanne materialer har en lang række unikke fysiske egenskaber, der gør dem nyttige til visse applikationer. Graphene, for eksempel, er en halvleder med nulrum. Forskere har også set på måder, hvorpå sådanne strukturer kan dannes. I denne nye indsats, forskerne har fundet en måde at få benzenringe til at danne to slags catenaner, og også en trefoil knude. Catenanes er en type molekylær arkitektur med to eller flere sammenlåsende makrocykler. Og en trefoil knude, som navnet antyder, er en molekylær struktur, der ligner en knude med tre krydsninger. Ved at oprette disse strukturer, forskerne har tilføjet molekyler, der er mekanisk bundet til listen over carbon nanostrukturer.

For at skabe deres strukturer, forskerne byggede på tidligere arbejde, der involverede syntetisering af benzenringe - men denne gang, de introducerede en siliciumskabelon på tilstødende fragmenter af nanoringer. Efter at fragmenterne var cykliseret i ringe, forskerne fjernede silicium, som efterlod små ringe sammenlåst med større ringe, strukturer kaldet catenanes. De brugte en lignende proces til at skabe trefoil knuden, men bemærk, at det var vanskeligere - kun 0,3 procent af forsøgene lykkedes som planlagt.

Forskerne bemærker også, at under test af de nanocarboner, de havde skabt, de fandt noget overraskende - kæderne i strukturerne bevægede sig rundt, når de blev udsat for magnetisk resonans. De havde forventet, at alle strukturer ville være stive. De foreslår, at evnen til at kontrollere topologien for sådanne nanocarboner kan føre til udvikling af produkter, der drager fordel af deres unikke konfigurationer.

© 2019 Science X Network