المجموعات

اختراق كبير يخلق أول سيكلوكربون ، حلقة من ذرات الكربون النقي

اختراق كبير يخلق أول سيكلوكربون ، حلقة من ذرات الكربون النقي

IBM Research

لقد ابتكر الباحثون أخيرًا بنية جزيئية مهمة ، سيكلوكربون ، والتي استعصت بعناد على جهود الكيميائيين للتوليف لأكثر من 50 عامًا والتي قد تحمل مفتاح إنشاء أشباه موصلات على نطاق جزيئي مع مجموعة متنوعة من التطبيقات العلمية والصناعية.

يصنع العلماء حلقة من ذرات الكربون النقي ، مما ينتج عنه أول كربون حلقي على الإطلاق

لعقود من الزمان ، حاول الكيميائيون وفشلوا في إنشاء هيكل مقترح لجزيئات الكربون كانوا يعرفون أنه ممكن ، ولكن ثبت أنه من الصعب جدًا تكوينه. كان أقرب شخص على الإطلاق هو العثور على دليل على هذه الهياكل في الغازات التفاعلية ، لكن هذا منع بشكل تفاعلي من العزل والتأكيد. الآن ، نشر باحثون مع IBM Research وجامعة أكسفورد ورقة بحثية جديدة في المجلة علم أعلن هذا الأسبوع عن نجاح إنشاء وتصوير هذا الهيكل لأول مرة على الإطلاق ، وكشف عن 18 ذرة كربون مرتبطة ببعضها البعض لتشكيل حلقة كاملة ، تعرف باسم cyclocarbon.

ذات صلة: قد يصبح الجرافين فقط الموصل الفائق التالي ، ويكشف عن بحث جديد

قال يوشيتو توبي ، الكيميائي في جامعة أوساكا في اليابان ، إن تصنيع السيكلوكربون لأول مرة كان إنجازًا مذهلاً للفريق في IBM و Oxford.

قال توبي: "حاول العديد من العلماء ، بمن فيهم أنا ، التقاط المركبات الكربونية الحلقية وتحديد هياكلها الجزيئية ، ولكن دون جدوى".

يعتبر الكربون أحد العناصر الأكثر شيوعًا في الكون ، واعتمادًا على كيفية تكوين الكربون نفسه ، يمكن لذرات الكربون إنتاج جزيئات كربون مختلفة ، تسمى متآصلات. يمكن أن يكون لهذه الأشكال المختلفة من الكربون خصائص مختلفة تمامًا مثل أي مركب كيميائي آخر ، وهو كيف يمكن صنع الماس الصافي بمستوى عالٍ من الصلابة ونوع كتل الفحم الداكنة والمعتمة والطباشيرية التي يستخدمها الفنانون في أعمال الرسم. من الكربون النقي.

الفرق هو في عدد ذرات الكربون الأخرى التي ترتبط بها ذرة كربون معينة في المادة. في الماس ، ترتبط كل ذرة كربون بأربع ذرات كربون أخرى حولها ، بينما في الجرافيت والجرافين ، ترتبط كل ذرة كربون بثلاثة من جيرانها. الروابط الأخرى ممكنة ، ومع ذلك ، ناقش الكيميائيون بنية السيكلوكربونات ، الهياكل النظرية التي من شأنها أن ترتبط فقط بذرتين كربون أخريين يمكن ترتيبهما لإنشاء حلقة أو حلقة مغلقة.

لتجميع السيكلوكربون ، بدأ فريق البحث بجزيء على شكل مثلث مصنوع من الكربون والأكسجين واستخدم التيارات الكهربائية للتحكم في هيكله ، وإزالة الأكسجين والكربون الزائد لإنتاج الحلقة التي طال انتظارها ، والمعروفة باسم الكربون 18. .

قام فريق من كيميائيي أكسفورد بإعداد هيكل الكربون والأكسجين المحدد الذي قام فريق أبحاث IBM في زيورخ بسويسرا بتعديله باستخدام التيارات الكهربائية ، مما أدى إلى إزالة الذرات بالطريقة التي ينحت بها النحات الحجر الزائد ليكشف عن منحوتة تحتها. بعد عدة محاولات ، قطع باحثو آي بي إم آخر ذرات الأكسجين والكربون الزائدة ليكشفوا الحلقة النهائية لـ 18 ذرة كربون. قال لوريل سكريفن ، الكيميائي والعضو في فريق أكسفورد: "لم أكن أعتقد مطلقًا أنني سأرى هذا".

تم إجراء اختبارات أولية لوصف خصائص الكربون 18 أخيرًا ، وهي واحدة من أكبر الألغاز حول الهيكل. في نتيجة مشجعة ، يبدو أن الكربون 18 شبه موصل ، مما يفتح إمكانية استخدام سلاسل مستقيمة من الكربون 18 لإنشاء مكونات إلكترونية على نطاق جزيئي.


شاهد الفيديو: نيترة الطولوين المنظف الصناعي (ديسمبر 2021).