کشف ساختار ملکولی ساندویچی جدید و شگفت انگیز

به‌تازگی در شیمی آلی فلزی ترکیبات جدیدی یافت شده است که ساختار ملکولی ساندویچی ‌شکلی هستند که به صورت حلقه‌هایی با انرژی خود در کنار هم نگه داشته می‌شوند.

به گزارش تکناک، ساختار ملکولی ساندویچی ترکیبات شیمیایی خاصی هستند که به عنوان بلوک های ساختمانی اساسی در شیمی آلی فلزی استفاده می شوند. تاکنون ساختار آنها همیشه خطی بوده است. محققان مؤسسه فناوری کارلسروهه (KIT) و دانشگاه ماربورگ اولین کسانی بودند که مجتمع‌های ساندویچی شکل انباشته را به شکل حلقه‌ای در اندازه نانو ساختند. خواص فیزیکی و سایر خواص این ساختارهای سیکلوسن اکنون بیشتر مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

تکامل ساختار ملکولی ساندویچی

مجتمع های ساندویچی شکل حدود 70 سال پیش ساخته شده اند و ساختاری شبیه ساندویچ دارند. دو حلقه ارگانیک معطر و مسطح ( به شکل برش های نان) با یک اتم فلزی مرکزی در بین آنها پر شده است. مانند برش های نان، هر دو حلقه به صورت موازی قرار گرفته اند. افزودن لایه‌های بیشتر نان و پر کردن آنها‌،‌ ساندویچ‌های سه‌گانه یا چندگانه تولید می‌کند.

پروفسور پیتر روسکی از مؤسسه شیمی معدنی KIT می‌گوید: این ترکیبات از مهم‌ترین کمپلکس‌های مورد استفاده در شیمی آلی فلزی مدرن هستند.

یکی از آنها فروسن بسیار پایدار است که برای آن ارنست اتو فیشر و جفری ویلکینسون در سال 1973 جایزه نوبل شیمی را دریافت کردند. فروسن از یک یون آهن و دو حلقه آلی آروماتیک پنج عضوی تشکیل شده است و در سنتز، کاتالیز، الکتروشیمی و شیمی پلیمر استفاده می شود.

اولین حلقه در اندازه نانو

مدتی است که محققان KIT و دانشگاه ماربورگ سعی کرده‌اند مجموعه‌های ساندویچی را در یک حلقه بچینند. روسکی می‌گوید: ما موفق به تولید زنجیر شدیم، اما حلقه‌ای نداشتیم.

پروفسور مانفرد کاپس، سرپرست بخش شیمی فیزیک سیستم‌های میکروسکوپی، می‌گوید: به لطف انتخاب مناسب عرشه میانی ارگانیک، اکنون برای اولین بار موفق به تشکیل حلقه‌هایی در ابعاد نانو شده‌ایم.

نانورینگ جدید از 18 بلوک ساختمانی تشکیل شده و قطر بیرونی آن 3.8 نانومتر است. بسته به فلزی که به عنوان پرکننده ساندویچ استفاده می شود، نوری نارنجی رنگ ایجاد می شود. این ترکیب شیمیایی جدید توسط محققان سیکلوسن نامیده شد.

نانورینگ به تنهایی خود را جمع می‌کند

سه گروه از دانشمندان محاسبات شیمیایی کوانتومی مفصلی را انجام دادند تا بفهمند چرا مولکول‌ها می‌توانند در یک حلقه مرتب شوند و دیگر زنجیره‌ای از مجتمع‌های ساندویچی را تشکیل نمی‌دهند. این محاسبات نشان داد که نیروی محرکه تشکیل حلقه، انرژی حاصل از بسته شدن حلقه است.