フラーレンとカーボンナノベルトは惑星系のモデルを作りました

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Anonim
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3層複合体の構造-フラーレンは10員ベルトに埋め込まれ、これは15員ベルトに埋め込まれます

日本の化学者は初めて、記録破りの二重壁カーボンナノチューブの内部に配置された、文字通りナノメートルの長さの有機分子の異常な構造であるフラーレンを合成しました。このような入れ子人形には実用的な用途はありませんが、このような複合体は分子間の相互作用を研究するための良い方法です。この研究はジャーナルChemPlusChemに掲載されており、ChemistryWorldによって簡単に報告されています。

カーボンナノチューブは、炭素原子の六角形が「接着」された長い円筒形の分子です。結合のタイプに応じて、そのような分子は鏡面対称またはキラルにすることができます。ナノチューブでは、これらの円柱を完全に取り囲む六角形の鎖を区別できます。これらの鎖のタイプの1つであるシクロパラフェニレンは、反対の頂点で接続された六角形のリングです。

これらの分子は、「シード」として化学者にとって興味深いものです。高品質の単層ナノチューブは、気相反応器でそれらに基づいて成長させることができます。後者は、将来の電子機器の重要な原材料と見なされています。カーボンナノチューブトランジスタは、シリコントランジスタよりも数桁速く動作できます。

新しい研究の著者は、シクロパラフェニレンを使用して、入れ子になった分子(「入れ子人形」)を構築しました。これは、二重壁カーボンナノチューブの類似体です。このために、化学者は、異なる数の六角形のセクションからなる、異なる直径のリング分子の混合溶液を使用しました。以前、理論家は、リング内の六角形の数が正確に5個異なる場合、最も安定した「入れ子人形」が形成されると予測していました。著者らは、核磁気共鳴分光法の方法により、10と5、11と6、12と7、13と8、および15と10の六角形を持つ入れ子になったリングからの錯体の形成を証明することができました-すべての反応が実行されました分光計のアンプルで。

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ネストされた構造の構造

興味深いことに、このような入れ子になった複合体は、2つの可能な構成で存在する可能性があります。両方のリングが同じ平面にある場合の対称的な入れ子人形と、リングが互いに角度を付けている場合の惑星構成です。

次に、化学者は3層の複合体を合成することによって設計を複雑にしました。最初の段階で、研究者たちはフラーレン分子が10員のシクロパラフェニレン環の内部に配置された錯体を取得しました。次に、15員のシクロパラフェニレン溶液をそれに加えた。フラーレンが2つの環構造に埋め込まれている構造の形成もNMR法によって証明されました。

以前、記録破りのタイトなカーボンナノベルトの最初の合成を報告しました。これは、鏡面対称のカーボンナノチューブを取り囲むもう1つのリング状の構造です。シクロパラフェニレンとは異なり、その中のすべての六角形のセクションは、頂点ではなく側面で「接着」されています。

また今年、化学者たちは、毛虫のように接着された7つの六角形の線形分子であるヘプタセンの最初の合成を報告しました。このようなモチーフは、鏡面対称のナノチューブにも見られます。

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