Las reacciones químicas en la superficie pueden conducir a nuevos compuestos químicos aún no sintetizados por la química de la solución. Los productos del primer, segundo y tercer paso pueden analizarse en detalle utilizando un microscopio de fuerza atómica de alta resolución, como se demostróen Comunicaciones de la naturaleza por científicos del Instituto Suizo de Nanociencia y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea y sus colegas de Japón y Finlandia.
En numerosas aplicaciones de nanotecnología, las moléculas individuales se colocan en las superficies para cumplir funciones específicas, como conducir una corriente eléctrica o emitir una señal luminosa. Idealmente, los científicos sintetizarán estos compuestos químicos a veces extremadamente complejos directamente en la superficie.Las reacciones químicas de la superficie se pueden seguir paso a paso con la ayuda de microscopios de fuerza atómica de resolución ultra alta. Los datos obtenidos también les permiten calcular la estructura molecular precisa y la energía a lo largo del camino.
Para sus experimentos, los colegas del profesor Ernst Meyer de la Universidad de Basilea seleccionaron una molécula que consta de tres anillos de benceno unidos por un triple enlace. Cuando los investigadores aplican esta molécula a una superficie plateada, las moléculas se organizan en un patrón consistente:- pero no hay reacción química
cobre como catalizador
Sin embargo, en una superficie de cobre, las moléculas reaccionan ya a una temperatura de -123 ° C. Catalizada por los átomos de cobre, la molécula precursora incorpora dos átomos de hidrógeno alterando así su estructura y disposición espacial. Cuando la muestra se calienta a 200 ° C° C, se produce un paso de reacción adicional en el que se forman dos anillos pentagonales. Un aumento adicional de la temperatura a 400 ° C provoca la división de los átomos de hidrógeno y forma un enlace carbono-carbono adicional. Los dos pasos finales de la reacción conducen a hidrocarburos aromáticoscompuestos, que previamente no habían sido sintetizados en química de soluciones.
Los investigadores realizaron estos experimentos en condiciones de vacío ultra alto y pudieron monitorear la síntesis usando un microscopio de fuerza atómica de alta resolución con una punta terminada con monóxido de carbono. Los cálculos comparativos por computadora generaron la estructura molecular precisa, que combinaba perfectamente con las imágenes del microscopio.
nanoestructuras a medida
A través de sus experimentos, el equipo de investigación internacional ha demostrado que la química en la superficie puede conducir a productos novedosos. "Esta forma de química extremadamente pura nos proporciona nanoestructuras a medida que se pueden utilizar de varias maneras", diceMeyer, comentando el trabajo realizado en gran parte por el Dr. Shigeki Kawai. En el ejemplo presentado, la superficie de cobre funciona como un catalizador; la reacción química de las moléculas precursoras se controla mediante la adición de calor y se puede controlar mediante microscopía de fuerza atómica.
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Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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