Creados por primera vez en el mundo cinturones de carbono consistentes

Creados por primera vez en el mundo cinturones de carbono consistentes
  • Científicos de todo el mundo han tratado de sintetizar nanotubos de carbono desde la década de 1950
  • Ser capaz de controlar con precisión la síntesis de nanotubos de carbono estructuralmente uniformes ayudará a desarrollar materiales nuevos y altamente funcionales

Los químicos han tratado de sintetizar cinturones de nanopartículas de carbono durante más de 60 años pero ninguno había tenido éxito hasta ahora. Un equipo de la Universidad de Nagoya informó de la primera síntesis orgánica de un nanocinturón de carbono en la ciencia. Se espera que los nanotubos de carbono sirvan como una plantilla útil para la construcción de nanotubos de carbono y abrir un nuevo campo de la ciencia de nanocarbono.

El nuevo nanocinturón de 0,83 nanómetro (nm) de diámetro fue desarrollado por investigadores del Proyecto Nanocarbono Molecular JST-ERATO Itami de la Universidad de Nagoya y el Instituto de Bio-Moléculas Transformativas (ITbM). El grupo del profesor Kenichiro Itami ha trabajado en la síntesis de nanotubos de carbono estructuralmente uniformes durante 12 años.

“Nadie sabía si su síntesis orgánica era posible o no”, dice Segawa, uno de los líderes de este estudio que había estado involucrado en su síntesis durante 7 años y medio. “Sin embargo, yo tenía mi mente puesta la síntesis de esta hermosa molécula.”

Los nanotubos de carbono son moléculas en forma de correa compuestas de anillos de benceno condensados, que son anillos aromáticos que consta de seis átomos de carbono. Los nanotubos de carbono son un segmento de nanotubos de carbono, que tienen varias aplicaciones en electrónica y fotónica debido a sus características físicas únicas.

Los métodos sintéticos actuales producen nanotubos de carbono con diámetros y estructuras laterales inconsistentes que cambian sus propiedades eléctricas y ópticas. Esto hace extremadamente difícil aislar y purificar un solo nanotubo de carbono que tiene un diámetro específico, una longitud y una estructura de pared lateral. Por lo tanto, ser capaz de controlar con precisión la síntesis de nanotubos de carbono estructuralmente uniformes ayudará a desarrollar materiales nuevos y altamente funcionales.

Los nanotubos de carbono han sido identificados como una forma de construir nanotubos estructuralmente uniformes. Sin embargo, la síntesis de nanotubos de carbono es un reto debido a sus energías de deformación extremadamente altas. Esto se debe a que el benceno es estable cuando está plano pero se vuelve inestable cuando se distorsionan por fusión de los anillos.

Para superar este problema, Guillaume Povie, investigador postdoctoral del proyecto JST-ERATO, Yasutomo Segawa, líder del grupo del proyecto JST-ERATO, y Kenichiro Itami, director del proyecto JST-ERATO y director del centro de ITbM, usó en la primera síntesis química un nanotubo de carbono a partir de un precursor fácilmente disponible, p-xileno (una molécula de benceno con dos grupos metilo en la posición 1,4- (para-)) en 11 etapas.

La clave de este éxito es su estrategia sintética basada en la formación en forma de correa a partir de un precursor de macrociclo con una deformación de anillo relativamente baja. En su estrategia, el equipo preparó un precursor de macrociclo a partir de p-xileno en 10 etapas, y formó el compuesto aromático en forma de correa mediante una reacción de acoplamiento. El níquel era esencial para mediar el proceso de acoplamiento.

El nanotubo de carbono será lanzado al mercado en el futuro. “Estamos deseando descubrir nuevas propiedades y funcionalidades del nanotubo de carbono con investigadores de todo el mundo”, dicen Segawa e Itami.

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