تولید نانوساختاری شبیه به بادام‌زمینی با فولرین

محققان ژاپنی و هندی با استفاده از فولرین موفق به تولید ساختاری شبیه به بادام‌زمینی به طول 3 نانومتر شدند.



محققان ژاپنی و هندی با استفاده از فولرین موفق به تولید ساختاری شبیه به بادام‌زمینی به طول 3 نانومتر شدند. این ساختار هسته‌ای پوسته‌ای کاربردهای متعددی نظیر استفاده در ماشین‌های مولکولی دارد.

تقلید از ساختارهای زیستی نظیر مشابهت‌سازی از شکل و عملکرد میوه‌ها و دانه‌ها در ساختارهای مولکولی کاری چالش برانگیز برای محققان شیمی سنتزی است. برخی ساختارهای پیچیده می‌تواند برای تولید ماشین مولکولی مورد استفاده قرار گیرد.

ساختارهای شیمیایی مختلفی در مقالات گزارش می‌شود که بسیار جالب توجه هستند. اخیراً یک گروه از محققان ژاپنی و هندی اقدام به تولید نانوساختارهایی شبیه به بادام‌زمینی کردند. در این نانوساختارها از دو مولکول فولرین استفاده شده که با پوسته‌ای شبیه به دمبل احاطه شده‌است.

بادام‌زمینی ساختاری پیچیده دارد، به طوری که دانه درون غلافی قرار گرفته و در نهایت ساختاری هسته‌ای - پوسته‌ای به دست آمده است. پیش از این محققان با استفاده از نانوساختارهایی که حاوی حفره هستند، تلاش داشتند تا ساختار هسته‌ای - پوسته‌ای بادام‌زمینی را شبیه‌سازی کنند. این کار البته با چالش‌هایی روبرو بوده است.

محققان این پروژه کار را از لیگندهای تری‌پریدین به شکل W که حاوی چهار حلقه و دو متافنیلن است، آغاز کردند. در این میان از واکنش جفت شدن سوزوکی- میاورا نیز استفاده شده است. این لیگندها در قدم بعد با یون‌های فلزی مسطح مربعی ترکیب شده و یک کپسول دو مولکولی را تشکیل دادند که نقش پوسته را در ساختار بادام‌زمینی دارند.

محققان در گام بعد با استفاده از ترکیب فولرین C60، C70 و Sc3N@C80 اقدام به فلززدایی از حلقه پیریدین مرکزی کردند. این فولرین‌ها نقش مغز دانه را درون پوسته به عهده دارند و نوآرایی درونی موجب می‌شود تا این ساختار شبیه به بادام‌زمینی به نظر برسد.

دو مرحله اول به‌صورت خودبه‌خودی پیش می‌رود و پیوندهای پای و برهم‌کنش آنها نقش چسب شیمیایی را در فرآیند ایفا می‌کند و موجب می‌شود تا بخش‌های مولکولی به شکل دمبل به هم وصل شوند.

به دلیل وجود چرخش محدود فضایی، این ساختار می‌تواند 10 نوع ایزومر فضایی را تجربه کند، اما به دلیل مزیت ترمودینامیکی ساختار بادام‌زمینی شکل، این ساختار نسبت به دیگر ایزومرها ارجح است.

بررسی‌های محققان نشان داد که این ساختار تقریباً 3 نانومتر طول داشته و وزن مولکولی آن 8820 دالتون است. 

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان ‌‌ Polyaromatic molecular peanuts در نشریه Nature Communications منتشر شده‌است.

تولید نانوساختاری شبیه به بادام‌زمینی با فولرین


منبع :