Японские ученые синтезировали первый молекулярный наноуглерод с топологией скрученной ленты Мебиуса. Результаты исследования открывают путь к созданию новых наноуглеродных материалов со сложной топологической структурой. Статья опубликована в журнале Nature Synthesis.
Получение структурно однородных наноуглеродов представляет сложную задачу и имеет решающее значение в области разработки функциональных материалов в нанотехнологии, электронике, оптике и биомедицинских приложениях. Однако современные молекулярные наноуглероды имеют простую структуру, такую как кольцо, чаша или лента. Поэтому ученые ищут новые способы синтеза, которые позволят создать молекулярные наноуглероды с более сложной структурой.
Теперь ученые из Нагойского университета синтезировала лентообразный молекулярный наноуглерод со скрученной структурой. Его топология представляет собой ленту Мебиуса. Такая нанолента должна проявлять совсем другие свойства и молекулярные движения по сравнению со структурами топологий.
«Из наших предыдущих исследований мы узнали, что энергия деформации является самым большим препятствием для синтеза. Кроме того, дополнительное скручивание в структуре ленты Мебиуса делает энергию деформации конечной молекулы еще выше. Ключом к успеху в синтезе стал наш молекулярный дизайн и детальное изучение условий реакции», — говорит Ясутомо Сегава, один из руководителей проекта.
Синтез углеродной ленты Мебиуса состоял из 14 стадий химической реакции. Спектроскопический анализ и моделирование молекулярной динамики показывают, что поворотный фрагмент ленты Мебиуса быстро перемещается вокруг молекулы углеродной ленты в растворе. Топологическая хиральность, возникающая из структуры Мебиуса, была подтверждена экспериментально.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
