Химики синтезировали дырявый кусочек графена

Химики из Университета полимеров Общества Макса Планка и Миланского Технического Университета в первый раз синтезировали многослойный короноид — вещество, молекулы которого напоминают маленькие графеновые чешуйки с отверстиями посередине. Авторы предполагают, что новое соединение возможно применять в качестве модели для изучения особенностей графеновых сит, моноатомных слоев углерода с иногда расположенными дырками. Работа размещена в издании Journal of American Chemical Society.

Молекулы вещества являются плоские шестиугольники диаметром около двух нанометров, складывающиеся из «склеенных» между собой бензольных ядер (кроме этого шестиугольных). Диаметр отверстия в молекуле — около 0,6 нанометров. Химическая формула соединения — C216H48.

Для синтеза вещества авторы применяли четырехстадийную схему. В качестве стартового соединения химики выбрали замещенный гексафенилен — кольцеобразную молекулу, складывающуюся из шести бензольных фрагментов-шестиугольников, связанных между собой простыми одинарными связями. На первых двух этапах к гексафенилену присоединили шесть ацетиленовых фрагментов, по одному на каждое кольцо.

После этого ученые ввели оказавшееся соединение в реакцию Дильса—Альдера с производной циклопентадиенона. 

Химики синтезировали дырявый кусочек графена

Схема синтеза. Uliana Beser et al. / JACS, 2016.[image]

Циклопентадиенон представляет собой пятиугольную циклическую молекулу. В Альдера и—реакции четыре вершины данной молекулы соединяются с двумя атомами, соединенными кратной связью (в этом случае — ацетиленовым фрагментом). В следствии этого образуется новый цикл из шести атомов углерода, над которым находится мостик (карбонильная несколько).

При нагреве данный мостик отрывается от исходной структуры — из пятиугольной молекулы получается шестиугольная.

В новом синтезе такое сотрудничество повторилось шестикратно за время третьего этапа. В следствии появилась разветвленная структура, отличавшаяся от целевой молекулы отсутствием связей между ветвями. Последний этап реакции заключался в мягком окислении вещества хлоридом железа (III).

По окончании очистки авторы взяли 49 миллиграмм темно-пурпурного вещества.

Авторы отмечают, что электронные особенности вещества в некоем смысле подобны особенностям графеновых сит. Последние, в отличие от графена, владеют ненулевой шириной запрещенной территории. Кроме этого и короноиды, в соответствии с расчетам авторов, выясняются обладателями более широкой запрещенной территории чем «недырявые» аналоги.

Создатель: Владимир Королёв

Неожиданные применения графена. Выпуск 29 | Чуть-Чуть о Науке


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: