نانوحلقه‌ها؛ واحدهای سازنده جدید دنیای شیمی

به گزارش روز شنبه گروه علم و آموزش ایرنا از تارنمای فیز، ترکیبات ساندویچی ترکیبات شیمیایی ویژه‌ای هستند که به عنوان بلوک‌های اصلی ساختمانی در شیمی آلی‌فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تاکنون ساختار آنها همیشه خطی بوده است.

به تازگی، محققان انستیتوی فناوری کارلسروهه (KIT) و دانشگاه ماربورگ در آلمان کمپلکس‌های ساندویچ انباشته شده را به شکل یک حلقه به اندازه نانو ساختند. در ادامه کار، خواص فیزیکی و سایر خصوصیات این ساختارهای سیکلوسن بیشتر مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج این یافته‌ها در نشریه نیچر چاپ شده است.

کمپلکس‌های ساندویچ حدود ۷۰ سال پیش ساخته شده و ساختاری شبیه به ساندویچ دارند. دو حلقه آلی آروماتیک مسطح (دو برش مجزا از نان را در نظر بگیرید) با یک اتم فلزی مرکزی در میان این دو حلقه پُر شده است، مانند برش‌های نان، هر دو حلقه به صورت موازی مرتب شده اند. با اضافه کردن لایه‌های بیشتر به این ساختار و پُرکردن فضای میان لایه‌ها، ساختارهای ساندویچی سه‌گانه یا چندگانه تولید می‌شود.

دکتر پیتر روسکی از موسسه شیمی معدنی انستیتوی فناوری کارلسروهه در این باره گفت: این ترکیبات از مهمترین کمپلکس‌های مورد استفاده در شیمی آلی فلزی هستند. یکی از آنها فروسن بسیار پایدار است که ارنست اتو فیشر و جفری ویلکینسون در سال ۱۹۷۳ جایزه نوبل شیمی را برای ارائه این ساختارها دریافت کردند. فروسن شامل یون آهنی و دو حلقه آلی آروماتیک پنج عضوی است. از آن در کاتالیزورها، الکتروشیمی و شیمی پلیمری استفاده می‌شود.

مدتی است که محققان انستیتوی فناوری کارلسروهه و دانشگاه ماربورگ سعی کرده‌اند کمپلکس‌های ساندویچی را در قالب یک حلقه در آورند. روسکی اظهار داشت: ما موفق به تولید زنجیرها شدیم، اما هیچ حلقه‌ای نداشتیم.

وی تصریح کرد: چالش ما در ابتدا ایجاد حلقه بود. آیا می‌توان حلقه‌های دیگری را نیز تولید کرد؟ آیا این نانوساختار دارای خصوصیات فیزیکی غیرمعمول است؟ این موضوع تحقیقات بیشتری نیاز دارد.

دکتر مانفرد کاپس هم در این زمینه گفت: به لطف انتخاب ساختارهای حلقه آروماتیک مناسب ما موفق شدیم حلقه‌های در ابعاد نانو ایجاد کنیم.

وی افزود: این نانوذرات جدید از ۱۸ بلوک ساختمانی تشکیل شده و قطر بیرونی آن ۳٫۸ نانومتر دارد. این ترکیب شیمیایی جدید توسط محققان “سیکلوسن” نامیده شد.

این محقق ادامه داد: سه گروه کاری محاسبات شیمیایی کوانتومی دقیقی را انجام دادند تا دریابند که چرا مولکول‌ها می‌توانند در یک حلقه چیده شوند و دیگر زنجیره‌ای از کمپلکس‌های ساندویچی را تشکیل ندادند. این محاسبات نشان داد که نیروی محرک برای تشکیل حلقه، انرژی به دست آمده از بسته شدن حلقه است.