Due nanoanelli di fenilene uniti da un benzene centrale attorcigliato, che mostra una struttura simile al numero 8. Credito:ZHANG Xinyu et al.
Il team di ricerca guidato dal Prof. Du Pingwu della University of Science and Technology of China (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha prima sintetizzato con successo un bismacrociclo tutto fenilene (bis- significa due) con struttura siamese-gemello e usarono il fullerene come molecole ospiti per assemblare un complesso supramolecolare a forma di arachide. Questo studio è stato pubblicato in Angewandte Chemie .
Come un nuovo tipo di materiale in carbonio, i nanotubi di carbonio (CNT) hanno attirato un'attenzione diffusa a causa delle loro eccezionali proprietà meccaniche e fotofisiche. Però, la sintesi di CNT o frammenti di CNT con struttura semplice selettiva è ancora una sfida.
Questo studio ha riportato un bismacrociclo coniugato del tutto-fenilene-gemello siamese altamente teso, SCPP[10]. Due nanoring di fenilene, [10]CPP, congiunto da un benzene centrale attorcigliato, che mostra una struttura 3D unica simile al numero 8.
La struttura desiderata viene realizzata attraverso una precisa selezione di adeguate unità immobiliari. L'imaging mediante microscopia a effetto tunnel a scansione (STM) ha ulteriormente caratterizzato questa molecola coniugata con una struttura a forma di gemello siamese su scala atomica.
I ricercatori hanno applicato l'assorbimento UV-vis, fluorescenza, e calcoli teorici per caratterizzare le proprietà fisiche di SCPP[10]. I risultati mostrano che esisteva un significativo redshift dello spettro UV-vis e della fluorescenza rispetto al componente dell'anello [10]CPP, indicando un caratteristico potenziamento -coniugato esteso non planare. Di conseguenza, i colori di emissione di SCPP[10] e [10]CPP erano giallo e blu sotto una lampada UV portatile.
Struttura (a) e modelli di calcolo teorici (b) di SCPP[10]. L'immagine STM (c) mostra la struttura a forma di gemello siamese di SCPP[10]. Gli spettri di assorbimento UV-vis e fluorescenza di [10]CPP (il componente nanoring di SCPP[10]) e SCPP[10] sono mostrati in (d) e due molecole sotto irraggiamento UV a 365 nm. È mostrato in (e). Credito:ZHANG Xinyu et al.
Oltretutto, l'energia di deformazione e il più grande angolo di torsione dell'interfenilene di questo bismacrociclo erano rispettivamente fino a 110,59 kcal/mol e 46,07°. Il suo benzene centrale aveva un angolo di torsione di 10,05°. Queste nuove caratterizzazioni fisiche di cui sopra sono state tutte attribuite alla struttura speciale di SCPP[10].
Per di più, SCPP[10] è diventato un vero e proprio ospite supramolecolare grazie al suo spazio bismacrociclico curvo e al diametro adatto. Dopo SCPP[10] si potrebbe formare un complesso ospite-ospite 1:2 a forma di arachide, il guscio di arachidi, catturando due molecole di PCBM (derivati del fullerene) come semi. Le costanti di legame K sono state calcolate anche in base alla titolazione UV-vis, e il rapporto 1:2 è stato dimostrato da un grafico di Giobbe.
Dopo SCPP[10] si potrebbe formare un complesso ospite-ospite 1:2 a forma di arachide, il guscio di arachidi, catturando due molecole di PCBM (derivati del fullerene) come semi. Credito:ZHANG Xinyu et al.
Con proprietà fotofisiche uniche e struttura topologica, SCPP[10] si sta affermando come promettente molecola ricca di carbonio nel campo dei materiali fotoelettrici e supramolecolari.
