Дослідники синтезували стабільну молекулу, що складається з 48 атомів вуглецю.

Дослідники з Оксфорда синтезували циклокарбон з 48 атомів вуглецю, який залишається стабільним за кімнатної температури

Науковці з Оксфордського університету досягли значного прориву у хімії вуглецю, синтезувавши унікальну молекулу циклокарбону, що складається з 48 атомів вуглецю. Це досягнення відкриває нові можливості для вивчення властивостей чистих вуглецевих кілець за звичайних лабораторних умов.

Вуглець може проявлятися в різних алотропних формах, що надає йому унікальні характеристики, варіюючи від кольору до форми і твердості. Наприклад, у структурі діаманту кожен атом вуглецю зв'язується з чотирма іншими атомами вуглецю, тоді як у графіті цей зв'язок відбувається з трьома сусідніми атомами. Окрім цього, новосинтезована молекула містить 48 атомів вуглецю, організованих у чергуванні одинарних і потрійних зв'язків.

Доктор Юезе Гао з Оксфордського університету та його колеги синтезували молекулу циклокарбону під назвою cyclo[48]carbon як катенан, тобто з кільцем C48, продітим через три інші макроцикли. Ці продіті макроцикли підвищують стабільність C48, запобігаючи доступу до захищеного циклокарбону.

Раніше молекулярні кільця, що містять виключно атоми вуглецю, досліджувалися лише в газовій фазі або при наднизьких температурах від 4 до 10 Кельвінів. Згідно з інформацією наукової команди, циклокарбон cyclo[48]carbon демонструє стабільність у розчині при температурі 293 Кельвіна, що дорівнює 20 градусам Цельсія.

Цього було досягнуто завдяки впровадженню продуманих макроциклів, вибору великого циклокарбону з мінімальним рівнем напруги та створенню м'яких умов для реакції демаскування, в процесі якої молекула-попередник трансформується у фінальний продукт.

"Доктор Гао зазначив, що отримання стабільних циклокарбонів у пробірці при стандартних умовах є важливим досягненням. Це значно спростить дослідження їх реакційних характеристик і властивостей у звичайних лабораторних умовах."

Дослідники застосували мас-спектрометрію, ядерно-магнітний резонанс, ультрафіолетову та видиму спектроскопію, а також раманівську спектроскопію для вивчення властивостей циклокарбонового катенану. Виявлення єдиного інтенсивного резонансу 13C ЯМР для всіх 48 sp1 атомів вуглецю свідчить про те, що всі вуглецеві атоми перебувають в однакових умовах, що є важливим підтвердженням структури циклокарбонового катенану.

Професор Андерсен підкреслив, що це досягнення є втіленням тривалих зусиль у синтезі циклокарбонових катенанів, оскільки існує сподівання, що вони будуть достатньо стабільними для дослідження при кімнатній температурі.

Стабільність нової молекули за звичайних умов відкриває широкі перспективи для подальших досліджень. Вчені тепер зможуть детально вивчати реакційну здатність та фізичні властивості циклокарбонів без необхідності створення екстремальних умов низьких температур або газової фази.

Команда оприлюднила свої результати в авторитетному науковому виданні Science, що свідчить про значущість цього відкриття для наукового світу. Дослідження отримало назву "Стабілізація циклокарбонів у розчині шляхом утворення катенанів" і пропонує новий метод стабілізації циклокарбонів в рідкому середовищі.

Це відкриття здатне викликати серйозні зміни у сфері створення нових матеріалів і технологій, адже циклокарбони володіють винятковими електронними і структурними характеристиками, що можуть бути використані в багатьох наукових і технічних областях.