Zwavel-bedekte koolstof nanobelt beloven nieuwe toepassingen

Riken-chemici hebben een snelle en gemakkelijke manier geraakt om zogenaamde nanobelt van koolstof te combineren met zwavelhoudende functionele groepen. Het werk is gepubliceerd in het dagboek Natuurcommunicatie.

Dit nieuwe materiaal heeft intrigerende eigenschappen die het veelbelovend maken voor gebruik in nieuwe opto -elektronische apparaten.

Sinds hun ontdekking in 1991 hebben koolstofnanobuisjes – kleine holle cilinders die volledig zijn gemaakt van koolstofatomen – veel interesse getrokken, gebruikt in toepassingen variërend van elektronica tot medicijnen.

Koolstofnanobelt zijn cross-sectionele plakjes koolstofnanobuisjes. Ze kunnen worden gebruikt in elektronische en opto -elektronische apparaten en als bouwstenen voor koolstofnanobuisjes. Ondanks pogingen die al in de jaren 1950 begonnen, werden ze pas in 2017 gesynthetiseerd door een team onder leiding van Kenichiro Itami, nu van het Riken Molecule Creation Laboratory.

Die prestatie heeft een vlaag van activiteit aangewakkerd om vergelijkbare nanobelt te creëren. “Mensen realiseerden zich dat het geen droommolecuul is, dat het mogelijk is om het te synthetiseren”, zegt Itami. “Daarom maken veel onderzoeksgroepen in de wereld nu veel verschillende soorten nanobelt na onze demonstratie.”

Itami en zijn team hebben ook geprobeerd nieuwe moleculen te maken op basis van koolstofnanobelt. Nu hebben ze koolstofnanobelt gecombineerd met thiofeen-een ringvormige verbinding bestaande uit één zwavelatoom en vier koolstofatomen.

De motivatie voor het combineren van thiofeen- en koolstofnanobelt is dat thiofeen een functiesrijk materiaal is met interessante halfgeleidende en fluorescentie-eigenschappen.

Het nieuwe molecuul bleek verrassend eenvoudig te maken. “Het is ongelooflijk eenvoudig”, zegt Itami. “Het is gewoon een enkele schotreactie.”

Zelfs Itami werd verbijsterd door hoe gemakkelijk het was. “Hiroki Shudo, de eerste auteur van dit artikel, stelde me het idee voor na het lezen van een paper en zei:” Ik denk dat we dit kunnen doen “, herinnert Itami zich. “En dan boem, het werkte. Dat was een grote verrassing voor mij.”

Een andere verrassing was dat alle nanobeltjes uitgelijnd met hun zwavelzijden omhoog op een koperen oppervlak, maar met hun zwavelzijden naar beneden op een goudoppervlak. “Dat was echt onverwacht”, merkt Itami op. “We proberen nu te begrijpen waarom het gebeurt.”

De thiofeen-gedoe nanobelt zijn echter meer dan alleen interessante chemie-curiositeiten-ze kunnen toepassingen vinden in opto-elektronische apparaten en polaire materialen.

“Verschillende onderzoeksgroepen in andere landen zijn zeer enthousiast over het gebruik van ons molecuul in apparaten en willen met ons samenwerken”, zegt Itami. “Dus we sturen het molecuul nu naar hen om internationale samenwerkingen te initiëren.”

Dezelfde synthesestrategie die wordt gebruikt om de thiofeen-gefuseerde nanobelt te maken, kan ook worden gebruikt om andere soorten koolstofnanobelt te creëren. Itami en zijn team zien momenteel welke andere moleculen ze kunnen maken.