Från vänster till höger, prekursormolekyl C24O6, mellanprodukterna C22O4 och C20O2 och slutprodukten cyklo[18]kol C18 skapas på ytan genom att dissociera CO-maskerande grupper med användning av atommanipulation. Den nedre raden visar atomic force microscopy (AFM) data med användning av en CO-funktionaliserad spets. Kredit:IBM Research
Ett team av forskare från Oxford University och IBM Research har för första gången framgångsrikt syntetiserat den ringformade flerkolföreningen cyklokarbon. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen beskriver processen de använde och vad de lärde sig om bindningarna som håller ihop ett cyklokarbon.
Kol är ett av de vanligaste grundämnena, och har visat sig existera i många former, inklusive diamanter och grafen. Forskarna med denna nya ansträngning noterar att mycket forskning har utförts på de mer välbekanta formerna (allotroperna) hur de är bundna. De konstaterar vidare att mindre kända typer av kol inte har fått tillnärmelsevis lika mycket uppmärksamhet. En av dessa, kallas cyklokarbon, har till och med varit föremål för debatt. Är de två grannformerna bundna av bindningar av samma längd, eller finns det omväxlande bindningar av kortare och längre längder? Svaret på denna fråga har varit svårt att hitta på grund av den höga reaktiviteten hos sådana former. Forskarna med denna nya insats satte sig själva i uppgift att hitta svaret en gång för alla.
Teamets tillvägagångssätt involverade att skapa en prekursormolekyl och sedan skära ner den till önskad form. För detta ändamål, de använde atomkraftsmikroskopi för att skapa linjära linjer av kolatomer ovanpå ett kopparsubstrat som var täckt med salt för att förhindra att kolatomerna binder till underytan. De sammanfogade sedan atomlinjerna för att bilda koloxidprekursorn C 24 O 6 , en triangelformad form. Nästa, laget applicerade högspänning genom AFM för att klippa av ett av triangelns hörn, vilket resulterar i ett C 22 O 4 form. De gjorde sedan samma sak med de andra två hörnen. Resultatet blev en C 18 ring - ett 18-atomers cyklokarbon. Efter att ha skapat ringen, forskarna fann att de obligationer som höll ihop det var de omväxlande långa och korta obligationerna som tidigare föreslagits.
Cyklo[18]kolstrukturmodell. Kredit:IBM Research
Cyklo[18]kol. Nederst:konstnärlig 3-dimensionell representation av AFM-data (vid ökat tipsample-avstånd); överst:molekylstrukturmodell. Kredit:IBM Research
Cyklo[18]kol. Nederst:konstnärlig 3-dimensionell representation av AFM-data (på litet tipsavstånd); överst:molekylstrukturmodell. Kredit:IBM Research
Forskarna noterar att deras teknik tillåter ytterligare experiment - de kan försöka smälta cyklokarboner, till exempel, att skapa nya typer av molekyler och, i förlängningen, material. De noterar vidare att tekniken också öppnar dörren till skapandet av nya typer av elektronik baserad på enkelelektronöverföring.
© 2019 Science X Network
