Прорыв в химии. Японские ученые научились редактировать внутреннюю структуру наноуглерода

Ранее считалось, что модификация связей внутри жесткой углеродной сетки невозможна из-за сильного напряжения, которое неизбежно разрушает молекулу.

Результаты этого исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Communications .

Вместо того чтобы ограничиваться традиционным сшиванием углеродных чешуек по их внешним краям, команда под руководством доцента Высшей инженерной школы Норихито Фукуи применила высокоточную «химическую хирургию». Ученые разорвали и перестроили внутренние связи плоских молекул, создав сложные хиральные наноуглероды — молекулярные структуры, существующие в виде несовместимых друг с другом лево- и правосторонних зеркальных форм.

Среди полученных образцов исследователи создали крупное кольцо из 10 атомов углерода, интегрированное в хиральную матрицу, а также молекулярную двойную спираль, формой напоминающую нить ДНК. Подобный асимметричный синтез с высокой точностью ранее удавался ученым лишь дважды в мировой практике.

Синтезированные наноматериалы продемонстрировали впечатляющие физические свойства. Под воздействием света они излучают сияние, распространяющееся плотной спиралью, а отдельные разновидности способны поглощать и удерживать значительный электрический заряд без разрушения. Кроме того, созданные структуры сохраняют стабильность формы при температурах вплоть до 280 °C.

Особый интерес представляет молекула с двойной спиралью, которая самоорганизуется в пористую кристаллическую структуру со спиральными каналами. Эти микроскопические поры способны избирательно захватывать и высвобождать углекислый газ, что делает данный материал перспективным для создания эффективных систем очистки атмосферы и улавливания углерода.

Ученые отмечают, что это открытие закладывает основу для создания сверхзащищенных оптических систем шифрования, сверхэкономичных вычислительных компонентов и высокоточных сенсоров нового поколения.