Por primera vez, los investigadores utilizaron benceno, un hidrocarburo común, para crear un nuevo tipo de nanotubo molecular, que podría conducir a nuevas aplicaciones de semiconductores basados en nanocarbono.
Los investigadores del Departamento de Química han trabajado arduamente en su laboratorio recientemente renovado en la Escuela de Graduados de Ciencias de la Universidad de Tokio. El entorno prístino y el diseño inteligente les brindan amplias oportunidades para experimentos emocionantes. El profesor Hiroyuki Isobe y sus colegas comparten una apreciaciónpara estructuras moleculares "hermosas" y creó algo que no solo es hermoso sino que también es el primero para la química.
Su nanotubo de fenina pNT es hermoso de ver por su agradable simetría y simplicidad, que es un marcado contraste con su complejo medio de creación. La síntesis química de nanotubos es notoriamente difícil y desafiante, aún más si lo deseacontrole delicadamente las estructuras en cuestión para proporcionar propiedades y funciones únicas.
Los nanotubos de carbono típicos son famosos por sus estructuras de grafito perfectas sin defectos, pero varían ampliamente en longitud y diámetro. Isobe y su equipo querían un solo tipo de nanotubos, una forma novedosa con defectos controlados dentro de su estructura cilíndrica de tamaño nanométrico que permitemoléculas adicionales para agregar propiedades y funciones.
El nuevo proceso de síntesis de los investigadores comienza con el benceno, un anillo hexagonal de seis átomos de carbono. Usan reacciones para combinar seis de estos bencenos para hacer un anillo hexagonal más grande llamado ciclo-meta-fenileno CMP. Los átomos de platino sonluego se usa, lo que permite que cuatro CMP formen un cubo de extremo abierto. Cuando se retira el platino, el cubo salta en un círculo grueso y está provisto de moléculas puente en ambos extremos que permiten la forma del tubo.
Suena complicado, pero sorprendentemente, este proceso complejo une con éxito los bencenos en la forma correcta durante el 90 por ciento del tiempo. La clave también radica en la simetría de la molécula, que simplifica el proceso para ensamblar hasta 40 bencenos.Estos bencenos, también llamados feninas, se utilizan como paneles para formar el cilindro del tamaño de un nanómetro. El resultado es una nueva estructura de nanotubos con defectos periódicos intencionales. Las investigaciones teóricas muestran que estos defectos imbuyen al nanotubo con caracteres semiconductores.
"Un cristal de pNT también es interesante: las moléculas de pNT están alineadas y empaquetadas en una red rica en poros y huecos", explica Isobe. "Estos nanoporos pueden encapsular diversas sustancias que confieren al cristal de pNT propiedades útiles en aplicaciones electrónicas.Una molécula que incorporamos con éxito en pNT fue una molécula de carbono grande llamada fullereno C70 ".
"Un equipo dirigido por Kroto / Curl / Smalley descubrió los fullerenos en 1985. Se dice que Sir Harold Kroto se enamoró de la hermosa molécula", continúa Isobe. "Sentimos lo mismo por pNT. Nos sorprendió verlo".la estructura molecular del análisis cristalográfico. Una estructura cilíndrica perfecta con simetría cuádruple emerge de nuestra síntesis química ".
"Después de algunas décadas desde el descubrimiento, esta hermosa molécula, el fullereno, ha encontrado varias utilidades y aplicaciones", agrega Isobe. "Esperamos que la belleza de nuestra molécula también apunte a propiedades únicas y funciones útiles que esperan ser descubiertas"
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Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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