Химикам впервые удалось сделать кольцевую структуру из чистого углерода - Гранит науки - 2019-08-21

Циклоуглерод – так называется новая молекула, полученная после многих неудачных попыток – состоит из 18 атомов углерода. Как сообщает Nature News, химики начали с треугольной молекулы из углерода и кислорода, которую путем манипуляций с использованием электрических токов, превратили в 18-углеродное кольцо. Предварительные исследования свойств циклоуглерода предполагают, что он ведет себя как полупроводник, который в случае выпрямления в цепочку может быть использован в электронике молекулярного масштаба. «Многие ученые, и я в том числе, пытались поймать циклоуглероды и определить их молекулярные структуры, но тщетно», говорит Йосито Тобе (Yoshito Tobe) из Университета Осаки (Osaka University) в Японии. Успех его британских коллег описан в недавнем номере журнала Science. Чистый углерод существует в нескольких различных формах, включая алмаз, графит и нанотрубки. Атомы этого элемента могут образовывать химические связи друг с другом в различных конфигурациях. К примеру, каждый атом может связываться с четырьмя соседними с образованием пирамидальной структуры, как в алмазе. Или с тремя, как в гексагональной двумерной решетке графена, представляющего собой углеродный лист толщиной в один атом. Углерод, связанный с тремя углеродами, бывает также в графите, углеродных нанотрубках и в шарообразных углеродных молекулах, называемых фуллеренами.

Но углерод может образовывать связи и только c двумя соседними атомами, выстраивая таким образом цепочки, состоящие исключительно из атомов угдерода. Каждый атом может создать либо двойную связь с каждой стороны, и тогда у соседних атомов два общих электрона, или тройную связь с одной стороны и единичную с другой. Разные группы ученых пытались синтезировать кольца или цепи, исходя из последней схемы. Поскольку этот тип структуры химически более реактивен, чем графен или алмаз, он менее стабилен, особенно когда сгибается, говорит Пшемислав Гавел (Przemyslaw Gawel) из Оксфордского университета (University of Oxford). Тем не менее Гавел с коллегами создали и получили изображение кольцевой молекулы из 18 атомов углерода. Они начали с синтеза треугольного оксида циклоуглерода C24O6. Это 18 атомов углерода, связанных с шестью молекулами окиси углерода, сгруппированными по две в каждом из трех углов треугольника. Для стабилизации такой структуры ее перенесли на инертную поверхность - слой хлорида натрия на медной пластине, охлажденной в вакуумной камере до температуры чуть выше абсолютного нуля. С помощью наконечника атомно-силового микроскопа авторы сбили с полученной разноэлементной структуры молекулы оксида углерода, оставив только кольцо атомов углерода. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».