Из бензола сделали принципиально новые нанотрубки

Японские химики получили из циклических органических молекул бензола новый вид углеродных нанотрубок. Они обладают регулярно расположенными дефектами, что может удачно сказаться на их свойствах и облегчить синтез. Результаты изложены в журнале Science.

Обычные углеродные нанотрубки — это цилиндрические молекулы из атомов углерода, связи между которыми обладают шестиугольной симметрией, так же как и у графена. Такие нанотрубки обладают огромным потенциалом в технологиях, но пока что никто не научился синтезировать достаточно длинные ориентированные нанотрубки без дефектов. Именно нерегулярное расположение дефектов, которые могут неожиданным образом менять свойства всей структуры, является одним из ключевых затруднений.

В новой работе под руководством Хороюки Исобэ из Токийского университета рассказывается о синтезе нового вида углеродных нанотрубок из циклических молекул бензола C6H6. Получение новой молекулы происходит в девять шагов: от коммерчески доступного дибромбензола (бензола с двумя атомами брома вместо двух водородов) через циклометафенилен к финальной молекуле с формулой C304H264. Главными особенностями новых образований является то, что они одинаковы, а поры в них упорядочены. Также сама нанотрубка достаточно большого диаметра, так как 63% ее объема — это пустота. Авторы подтвердили это свойство путем помещения молекул фуллерена C70 внутрь нее.

Особо интересным будущим направлением работы является полимеризация данных молекул. Нанотрубки принято измерять в длинах бензольных колец. В такой шкале новая структура обладает длиной семи колец, в то время как самые длинные бездефектные обычные углеродные нанотрубки характеризуются числом три. Авторы уже провели численные моделирования, которые указали на возможность составления более длинных трубок из новых компонентов, которые в целом должны обладать полупроводниковыми свойствами из-за регулярно расположенных дефектов.