Япoнскиe xимики впeрвыe синтeзирoвaли нeoбычную кoнструкцию из oргaничeскиx мoлeкул   — фуллeрeн, пoмeщeнный внутрь рeкoрднo кoрoткoй двуxстeннoй углеродной нанотрубки, длиной до слова в доли нанометра. Хотя у такой «матрешки» нет практических применений, подобные комплексы   — благообразный способ исследовать взаимодействия между молекулами. Исследование опубликовано в журнале ChemPlusChem, сжато о нем сообщает Chemistry World.

Углеродные нанотрубки   — длинные цилиндрические молекулы, состоящие из «склеенных» среди собой шестиугольников атомов углерода. В зависимости от типа склейки такие молекулы могут непременничать зеркально симметричными или хиральными. В нанотрубках можно выделить цепочки из шестиугольников, под корень опоясывающие эти цилиндры. Один из типов этих цепочек   — циклопарафенилены   — представляет собой лимб из шестиугольников, связанных противоположными вершинами.

Эти молекулы представляют собой интерес к химиков в качестве «затравок»   — на их основе в газофазных реакторах могут вытягиваться высококачественные одностенные нанотрубки. Последние считаются важным сырьем для будущей электроники. Транзисторы получи углеродных нанотрубках могут работать на несколько порядков быстрее кремниевых.

Строение трехслойного комплекса   — фуллерен вложен в 10-членный пояс, который-нибудь вложен в 15-членный пояс. Sigma Hashimoto et al. / ChemPlusChem,   2017

Авторы новой работы воспользовались циклопарафениленами угоду кому) постройки вложенных молекул-«матрешек»   — аналогов двухстенных углеродных нанотрубок. Для сего химики смешивали растворы молекул-колец разного диаметра   — состоящих из различного количества шестиугольных секций. Перед этим теоретики предсказали, что наиболее устойчивые «матрешки» будут образовываться, если количество шестиугольников в кольцах хорош отличаться ровно на пять штук. Авторам удалось доказать методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса образование комплексов из вложенных колец с 10   и 5, 11   и 6, 12   и 7, 13   и 8, а в свою очередь 15   и 10   шестиугольниками   — все реакции проводились в ампулах спектрометра.

Строение вложенных структур. Sigma Hashimoto et al. / ChemPlusChem,   2017

Интересно, ровно такие вложенные комплексы могут существовать в двух возможных конфигурациях: симметричной матрешки, в некоторых случаях оба кольца находятся в одной плоскости, и планетарной конфигурации, когда кольца расположены около углом друг к   другу.

Затем химики усложнили конструкцию, синтезировав трехслойный страсть. На первом этапе исследователи получили комплекс, в котором молекула фуллерена помещена внутрь 10-членного циклопарафениленового кольца. В рассуждении сего к нему добавили раствор 15-членного циклопарафенилена. Образование структуры, в которой фуллерен вложен в двум кольцевых структуры, также удалось доказать методами   ЯМР.

Ранее мы сообщали о первом синтезе рекордного тугого углеродного «нанопояса»   — особая) кольцеобразной структуры, опоясывающей зеркально-симметричную углеродную нанотрубку. Он отличается с циклопарафенилена тем, что все шестиугольные секции в нем «склеены» сторонами, а никак не вершинами.

Также в этом году химики сообщили о первом синтезе гептацена   — линейной молекулы из семи шестиугольников, склеенных получай манер гусеницы. Такие мотивы тоже встречаются в зеркально-симметричных нанотрубках.

Автор: Владимир Королёв