تخليق الكربون الحلقي العطري[10] والكربون الحلقي[14]

لوي صن، وي تشنغ، وينز غاو، فامينغ كانغ، مالي تشاو ووي شو (جامعة تونغجي في الصين) طبيعة المجلد 623، الصفحات 972-976 (2023).

لقد تم استكشاف المواد الكربونية الكاملة القائمة على ذرات مهجنة sp2، مثل الفوليرينات وأنابيب الكربون النانوية والجرافين، كثيرًا بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية الرائعة وإمكاناتها للتطبيقات. عائلة أخرى غير عادية من مركبات الكربون الكاملة هي مركبات حلقية الكربون (الصينية) تتكون من ذرتين مهجنتين sp منسقتين. لقد تمت دراستها في الطور الغازي منذ القرن العشرين، لكن تفاعلها العالي يعني أن تركيب الطور المكثف وتوصيف الفضاء الحقيقي كانا صعبين، مما ترك بنيتها الجزيئية الدقيقة مفتوحة للنقاش. فقط في عام 2019 تم إنشاء C18 معزول على سطح وكشف عن بنيته المتعددة الأيونات بواسطة المجهر الذري للقوة المنحل بالروابط12،13، تلا ذلك تقرير حديث14 عن C16. أثار عمل C18 دراسات نظرية توضح بنية مركبات الكربون الحلقية حتى C100، على الرغم من أن تخليق وتوصيف متآصلات Cn الأصغر حجمًا لا يزال صعبًا.

يقوم العلماء بتعديل نهج التخليق السابق على السطح لإنتاج الكربون الحلقي (C10) والكربون الحلقي [14] (C14) عن طريق إزالة الهالوجين المستحث بالطرف وفتح حلقة بيرجمان الرجعية لجزيئات النفتالين المكلورة بالكامل (C10، Cl8) والأنثراسين (C14، Cl10) على التوالي. نستخدم التصوير المجهري للقوة الذرية والحسابات النظرية لإظهار أنه على عكس C18 وC16، فإن C10 وC14 لهما بنية كومولينية وشبيهة بالكومولين على التوالي. توضح نتائجنا استراتيجية بديلة لتوليد الكربون الحلقي على السطح، مما يوفر وسيلة لتوصيف أشكال الكربون الحلقية من حيث البنية والاستقرار.

صرح البروفيسور شو وي أن هذا العمل البحثي عزز بشكل كبير تطوير الكربون الحلقي، ومن المتوقع أن تصبح استراتيجية التوليف السطحي المقترحة طريقة عالمية لتوليف سلسلة من الكربون الحلقي. وفي الوقت نفسه، من المتوقع أن يتطور الكربون الحلقي المركب إلى نوع جديد من مواد أشباه الموصلات وله آفاق تطبيق واسعة في الأجهزة الإلكترونية الجزيئية.

جامعة تونغجي هي المؤلف الوحيد للورقة البحثية، والأستاذ الجامعي شو وي هو المؤلف المراسل الوحيد، وعضوا الفريق الدكتور صن لويي والباحث المعين خصيصًا تشنغ وي هما المؤلفان الأولان المشاركان. وقد تم دعم هذا العمل من قبل مشروع صندوق العلوم الشبابية المتميز التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين.

مراجع

1) كروتو، إتش دبليو، هيث، جيه آر، أوبراين، إس سي، كيرل، آر إف، سمالي، آر إي سي 60: بوكمينسترفوليرين. نيتشر 318، 162-163 (1985)

2) إيجيما، س. وإيتشيهاشي، ت.. أنابيب نانوية كربونية أحادية الغلاف بقطر 1 نانومتر.الطبيعة 363، 603-605 (1993).

3）نوفوسيلوف، ك. س. وآخرون. تأثير المجال الكهربائي في الأغشية الكربونية الرقيقة ذريًا. ساينس 306، 666-669 (2004).