Исследователи химического факультета Оксфордского университета совершили выдающееся достижение в области молекулярной науки — им удалось синтезировать уникальную форму углерода, способную сохранять стабильность при комнатной температуре в растворе.
Историческое значение открытия
Это достижение открывает новые горизонты для изучения необычных форм углерода в стандартных лабораторных условиях. Ранее подобные углеродные кольца удавалось наблюдать лишь кратковременно и исключительно в экстремальных условиях, таких как газовая фаза или криогенные температуры.
Значимость прорыва
Последним аналогичным достижением в области молекулярных аллотропов углерода был синтез фуллеренов в 1990 году, выполненный командой под руководством Кретчмера. Открытие оксфордских учёных стало первым подобным прорывом за более чем 30 лет.
Инновационная конструкция молекулы
Учёные разработали особую структуру — цикло[48]углерод в форме [4]катенана. Эта молекула представляет собой кольцо C48, пронизывающее три других макроцикла. Защитные макроциклы выполняют роль молекулярных щитов, оберегающих углеродное кольцо от воздействия реактивных частиц.
Благодаря такой конструкции и выбору более крупного размера циклоуглерода с пониженным напряжением, молекула сохраняла стабильность в растворе при температуре 20 °C на протяжении 92 часов.
Методы подтверждения
Структура молекулы была подтверждена комплексом современных методов анализа:
- масс-спектрометрия
- ЯМР-спектроскопия
- УФ-спектроскопия
- ИК-спектроскопия
Результаты исследования
Анализ ЯМР-спектра показал, что все 48 атомов углерода находятся в идентичной среде, что подтверждает симметричность структуры циклоуглеродного катенана.
Комментарий исследователей
Доктор Юэцзе Гао, ведущий автор исследования, отметил фундаментальную важность достижения, которое значительно упростит изучение свойств и реакционной способности циклоуглеродов в обычных лабораторных условиях.
Профессор Гарри Андерсен, старший автор исследования, подчеркнул, что этот результат стал итогом более чем десятилетней работы. Он отметил, что успех был бы невозможен без современного оборудования для ЯМР-спектроскопии, имеющегося на химическом факультете Оксфордского университета.