Saturno è il secondo pianeta più grande del nostro sistema solare e ha un anello caratteristico. I ricercatori giapponesi hanno ora sintetizzato un "nano-Saturno" molecolare. Come riportano gli scienziati sulla rivista Angewandte Chemie , è costituito da un fullerene C60 sferico come il pianeta e da un macrociclo piatto composto da sei unità antracene come l'anello. La struttura è confermata da analisi spettroscopiche e ai raggi X.

I sistemi nano-saturno con una molecola sferica e un anello macrociclico sono stati un affascinante motivo strutturale per i ricercatori. L'anello deve avere una struttura rigida, forma circolare, e deve tenere saldamente al suo interno la sfera molecolare. I fullereni sono candidati ideali per la nanosfera. Sono fatti di atomi di carbonio legati in una rete di anelli che formano una sfera cava. Il più famoso fullerene, C ₆₀ , consiste di 60 atomi di carbonio disposti in anelli a 5 e 6 membri come le toppe di cuoio di un classico pallone da calcio. Gli elettroni nei loro doppi legami, conosce come elettroni , sono in una sorta di "nube elettronica, "capace di muoversi liberamente e di avere interazioni di legame con altre molecole, come un macrociclo che ha anche una "nuvola" di elettroni . Le interazioni attrattive tra le nuvole di elettroni consentono ai fullereni di alloggiare nelle cavità di tali macrocicli.

Una serie di tali complessi è stata precedentemente sintetizzata. A causa delle posizioni delle nuvole di elettroni attorno ai macrocicli, in precedenza era possibile realizzare solo anelli che circondano il fullerene come una cintura o un pneumatico. L'anello intorno a Saturno, però, non è come una "cintura" o "pneumatico, " è un disco molto piatto. I ricercatori che lavorano presso il Tokyo Institute of Technology e la Okayama University of Science (Giappone) volevano imitarlo correttamente su scala nanometrica.

Il loro successo è il risultato di un diverso tipo di legame tra il "nano-pianeta" e il suo "nano-anello". Invece di usare l'attrazione tra le nubi di elettroni del fullerene e del macrociclo, il team che lavora con Shinji Toyota ha utilizzato le interazioni attrattive deboli tra la nuvola di elettroni π del fullerene e gli elettroni non dei gruppi carbonio-idrogeno del macrociclo.

Per costruire il loro "anello di Saturno, " i ricercatori hanno scelto di utilizzare unità di antracene, molecole costituite da tre anelli aromatici di carbonio a sei membri collegati lungo i loro bordi. Hanno collegato sei di queste unità in un macrociclo la cui cavità aveva le dimensioni e la forma perfette per un C ₆₀ fullerene. Diciotto atomi di idrogeno del macrociclo proiettano nel mezzo della cavità. In totale, le loro interazioni con il fullerene sono sufficienti per conferire al complesso sufficiente stabilità, come mostrato da simulazioni al computer. Utilizzando l'analisi a raggi X e la spettroscopia NMR, il team è stato in grado di dimostrare sperimentalmente di aver prodotto complessi a forma di Saturno.