Een nieuwe synthesemethode voor driedimensionale nanokoolstoffen

Een team van wetenschappers onder leiding van Kenichiro Itami, professor en directeur van het Institute of Transformative Bio-Molecules (WPI-ITbM), heeft een nieuwe methode ontwikkeld voor de synthese van driedimensionale nanokoolstoffen met het potentieel om de materiaalkunde te bevorderen.

Driedimensionale nanokoolstoffen, materialen van de volgende generatie met superieure fysische eigenschappen die naar verwachting in brandstofcellen en organische elektronica zullen worden gebruikt, waren tot dusver buitengewoon moeilijk om op een nauwkeurige en praktische manier te synthetiseren. Deze nieuwe methode maakt gebruik van een palladiumkatalysator om polycyclische aromatische koolwaterstoffen te verbinden tot een achthoekige structuur, wat een succesvolle driedimensionale synthese van nanokoolstofmoleculen mogelijk maakt.

Nanokoolstoffen, zoals fullereen (een bol waarvoor de Nobelprijs van 1996 werd uitgereikt), de koolstofnanobuis (een cilinder, ontdekt in 1991) en grafeen (een vel waarvoor de Nobelprijs van 2010 werd uitgereikt), hebben veel aantrekkingskracht getrokken van aandacht als functionele moleculen met verschillende eigenschappen. Aangezien Mackay et al. hun theorie naar voren brachten in 1991, is een verscheidenheid aan periodieke driedimensionale nanokoolstoffen voorgesteld.

Deze zijn echter buitengewoon moeilijk te synthetiseren. Een bijzondere uitdaging is de achtledige ringstructuur, die periodiek verschijnt, waardoor een efficiënte methode voor de synthese nodig is. Om dit te doen, ontwikkelde het onderzoeksteam van Dr. Itami een nieuwe methode voor het verbinden van polycyclische aromatische koolwaterstoffen met behulp van een palladiumkatalysator om acht-ledige ringen te produceren via kruiskoppeling, de eerste reactie in zijn soort ter wereld.

Het succes van dit onderzoek vertegenwoordigt een revolutionaire prestatie in de synthese van driedimensionale nanokoolstofmoleculen. Het zal naar verwachting leiden tot de ontdekking en opheldering van nieuwe eigenschappen en de ontwikkeling van functionele materialen van de volgende generatie.