Tin tức Khoa học Skynet

Một phương pháp tổng hợp mới cho nanocarbons ba chiều

Ngày:
Th8 03, 2020
Tóm tắt:

Một nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tổng hợp mới cho nanocarbons ba chiều, sử dụng phản ứng xúc tác để kết nối các vòng benzen và tạo ra cấu trúc vòng tám thành viên. Điều này thể hiện một bước đột phá trong quá trình tổng hợp các nanocarbons này, được dự kiến ​​là vật liệu chức năng thế hệ tiếp theo có giá trị.

Chia sẻ:
BÀI VIẾT ĐẦY ĐỦ

Một nhóm các nhà khoa học do Kenichiro Itami, Giáo sư và Giám đốc Viện Phân tử Sinh học Biến đổi (WPI-ITbM) dẫn đầu đã phát triển một phương pháp mới để tổng hợp các nanocarbons ba chiều có tiềm năng phát triển khoa học vật liệu.

Các nanocarbons ba chiều, vật liệu thế hệ tiếp theo với các đặc tính vật lý vượt trội dự kiến ​​sẽ tìm thấy việc sử dụng trong pin nhiên liệu và điện tử hữu cơ cho đến nay đã vô cùng khó khăn để tổng hợp một cách chính xác và thực tế. Phương pháp mới này sử dụng chất xúc tác palladi để kết nối các hydrocacbon thơm đa vòng để tạo thành cấu trúc bát giác, cho phép tổng hợp phân tử nanocarbon ba chiều thành công.

Nanocarbons, chẳng hạn như fullerene (một quả cầu, một vật liệu nhận giải thưởng Nobel năm 1996), ống nano carbon (một hình trụ, được phát hiện vào năm 1991) và graphene (một tờ, vật liệu nhận giải thưởng Nobel năm 2010) đã thu hút rất nhiều sự chú ý như phân tử chức năng với một loạt các tính chất khác nhau. Kể từ Mackay et al. đưa ra lý thuyết của họ vào năm 1991, một loạt các nanocarbons ba chiều định kỳ đã được đề xuất. Tuy nhiên, những thứ này cực kỳ khó tổng hợp. Một thách thức đặc biệt là cấu trúc vòng tám thành viên, xuất hiện định kỳ, đòi hỏi một phương pháp hiệu quả để tổng hợp. Để làm như vậy, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Itami đã phát triển một phương pháp mới để kết nối các hydrocacbon thơm đa vòng bằng cách sử dụng chất xúc tác palladi để tạo ra các vòng tám thành viên thông qua khớp nối chéo,

Thành công của nghiên cứu này thể hiện một thành tựu mang tính cách mạng trong tổng hợp phân tử nanocarbon ba chiều. Nó được dự kiến ​​sẽ dẫn đến việc phát hiện và làm sáng tỏ các tính chất mới hơn và phát triển các vật liệu chức năng thế hệ tiếp theo.

Hình 1: Nanocarbons

(A) Một nanocarbon là một vật liệu chỉ được làm từ các nguyên tử carbon. Chúng được phân loại theo cấu trúc được hình thành bởi các nguyên tử đó.

(B) Cấu trúc của nanocarbon ba chiều một cách chi tiết. Mở rộng cấu trúc phụ cho thấy thêm vòng tám thành viên.
Hình 1: Nanocarbons
(A) Một nanocarbon là một vật liệu chỉ được làm từ các nguyên tử carbon. Chúng được phân loại theo cấu trúc được hình thành bởi các nguyên tử đó.
(B) Cấu trúc của nanocarbon ba chiều một cách chi tiết. Mở rộng cấu trúc phụ cho thấy thêm vòng tám thành viên.
Hình 2: Các phương pháp trước đây để xây dựng bằng cách sử dụng các vòng

Các phương pháp hiện có để nối các vòng benzen được thiết kế chủ yếu xung quanh các cấu trúc sáu thành viên. Do đó, rất khó để tạo ra các cấu trúc vòng tám thành viên cong.
Hình 2: Các phương pháp trước đây để xây dựng bằng cách sử dụng các vòng
Các phương pháp hiện có để nối các vòng benzen được thiết kế chủ yếu xung quanh các cấu trúc sáu thành viên. Do đó, rất khó để tạo ra các cấu trúc vòng tám thành viên cong.
Hình 3: Phản ứng tổng hợp được sử dụng trong nghiên cứu này

(A) Phản ứng làm giảm dần và phản ứng ghép chéo liên tục với chất xúc tác palladi

(B) Ba phản ứng xây dựng vòng tám thành viên liên tiếp
Hình 3: Phản ứng tổng hợp được sử dụng trong nghiên cứu này
(A) Phản ứng làm giảm dần và phản ứng ghép chéo liên tục với chất xúc tác palladi
(B) Ba phản ứng xây dựng vòng tám thành viên liên tiếp
Hình 4: Phân tử được tổng hợp trong ba phản ứng xây dựng vòng tám thành viên liên tiếp

(A) Cấu trúc, được thể hiện bằng tinh thể học tia X (mặt trước)

(B) Mặt bên

(C) Cấu trúc của nanocarbon ba chiều định kỳ sở hữu cấu trúc tương tự (phần có liên quan được tô màu xanh lam)

(D) Quan điểm lập thể
Hình 4: Phân tử được tổng hợp trong ba phản ứng xây dựng vòng tám thành viên liên tiếp
(A) Cấu trúc, được thể hiện bằng tinh thể học tia X (mặt trước)
(B) Mặt bên
(C) Cấu trúc của nanocarbon ba chiều định kỳ sở hữu cấu trúc tương tự (phần có liên quan được tô màu xanh lam)
(D) Quan điểm lập thể

Từ vựng

1) Cấu trúc vòng tám thành viên

Một cấu trúc hình vòng được làm từ 8 nguyên tử cacbon

2) Vùng vịnh

Trong hydrocarbon thơm đa vòng, tên của một khu vực được xây dựng từ 4 nguyên tử cacbon

Trong hydrocarbon thơm đa vòng, tên của một khu vực được xây dựng từ 4 nguyên tử cacbon

3) Khớp nối chéo

Một quá trình trong hóa học hữu cơ để nối hai phân tử khác nhau

4) Tripenylen


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện phân tử sinh học biến đổi (ITbM), Đại học Nagoya . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Satoshi Matsubara, Yoshito Koga, Yasutomo Segawa, Kei Murakami, Kenichiro Itami. Tạo ra các polyaromatics cong âm được kích hoạt bằng khớp nối hình thành nên một vòng tám thành viên . Xúc tác tự nhiên , 2020; DOI: 10.1038 / s41929-020-0487-0

Bài viết liên quan

Bài viết mới