Da sinistra a destra, molecola precursore C24O6, gli intermedi C22O4 e C20O2 e il prodotto finale ciclo[18]carbonio C18 creato sulla superficie dissociando i gruppi di mascheramento della CO mediante manipolazione atomica. La riga inferiore mostra i dati della microscopia a forza atomica (AFM) utilizzando una punta funzionalizzato con CO. Credito:IBM Research
Un team di ricercatori dell'Università di Oxford e dell'IBM Research ha per la prima volta sintetizzato con successo il ciclocarbonio composto multi-carbonio a forma di anello. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive il processo che hanno usato e cosa hanno imparato sui legami che tengono insieme un ciclocarbonio.
Il carbonio è uno degli elementi più abbondanti, ed è stato scoperto che esiste in molte forme, compresi diamanti e grafene. I ricercatori con questo nuovo sforzo notano che sono state condotte molte ricerche sulle forme più familiari (allotropi) come sono legati. Notano inoltre che i tipi meno noti di carbonio non hanno ricevuto la stessa attenzione. Uno di questi, detto ciclocarbonio, è stato addirittura oggetto di dibattito. Le due forme vicine sono legate da legami della stessa lunghezza, o ci sono legami alternati di lunghezze più corte e più lunghe? La risposta a questa domanda è stata difficile da trovare a causa dell'elevata reattività di tali forme. I ricercatori con questo nuovo sforzo si sono posti il compito di trovare la risposta una volta per tutte.
L'approccio del team prevedeva la creazione di una molecola precursore e la successiva riduzione alla forma desiderata. A quello scopo, hanno usato la microscopia a forza atomica per creare linee lineari di atomi di carbonio su un substrato di rame ricoperto di sale per impedire agli atomi di carbonio di legarsi al sottosuolo. Hanno poi unito le linee di atomi per formare il precursore dell'ossido di carbonio C 24 oh 6 , una forma triangolare. Prossimo, il team ha applicato alta tensione attraverso l'AFM per tagliare uno degli angoli del triangolo, risultante in un C 22 oh 4 modulo. Poi hanno fatto lo stesso con gli altri due angoli. Il risultato è stato un C 18 anello:un ciclocarbonio a 18 atomi. Dopo aver creato l'anello, i ricercatori hanno scoperto che i legami che lo tenevano insieme erano i legami alternati di tipo lungo e corto che erano stati precedentemente suggeriti.
Modello di struttura del ciclo[18]carbonio. Credito:IBM Research
Ciclo[18]carbonio. In basso:rappresentazione artistica tridimensionale dei dati AFM (a distanza di tipcampione maggiore); in alto:modello di struttura molecolare. Credito:IBM Research
Ciclo[18]carbonio. In basso:rappresentazione artistica tridimensionale dei dati AFM (a piccola distanza del campione); in alto:modello di struttura molecolare. Credito:IBM Research
I ricercatori notano che la loro tecnica consente ulteriori sperimentazioni:potrebbero provare a fondere i ciclocarburi, Per esempio, per creare nuovi tipi di molecole e, per estensione, materiali. Notano inoltre che la tecnica apre anche la porta alla creazione di nuovi tipi di elettronica basati sul trasferimento di un singolo elettrone.
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