中國(guó)粉體網(wǎng)訊 由日本名古屋大學(xué)教授、ERATO伊丹分子納米碳項(xiàng)目總研究負(fù)責(zé)人伊丹健一郎等人組成的研究小組，成功合成了具有紐結(jié)和索烴的分子納米碳，紐結(jié)和索烴是拓?fù)涞幕A(chǔ)結(jié)構(gòu)。
人類從1960年代開(kāi)始合成被稱為紐結(jié)（Knot）和索烴（Catenane）的分子。近年來(lái)，其在分子機(jī)器（納米尺寸的機(jī)器）方面的應(yīng)用備受期待。在以往的普通合成法中，無(wú)法僅利用碳骨架形成紐結(jié)和索烴結(jié)構(gòu)，需要導(dǎo)入氮原子和氧原子等，以此為基礎(chǔ)誘導(dǎo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此，要想合成具備紐結(jié)和索烴的分子納米碳，就需要開(kāi)發(fā)新的合成方法。
碳納米管的部分結(jié)構(gòu)——分子納米碳“環(huán)對(duì)苯撐”是僅由苯構(gòu)成的直徑約為1納米的環(huán)狀分子。研究小組認(rèn)為，通過(guò)在合成環(huán)對(duì)苯撐的過(guò)程中，將硅原子用作“臨時(shí)固定位點(diǎn)”，可以導(dǎo)入紐結(jié)和索烴。硅能在后期通過(guò)氟處理去除，最終可以獲得僅由碳骨架構(gòu)成的紐結(jié)和索烴。他們?cè)O(shè)計(jì)了擁有兩個(gè)硅原子的前體作為臨時(shí)固定位點(diǎn)，合成了具有紐結(jié)的拓?fù)浞肿蛹{米碳“全苯結(jié)”。全苯結(jié)的合成難度更高，被稱為“不可能的分子”。
他們還通過(guò)科學(xué)計(jì)算證明存在碳納米環(huán)（環(huán)狀納米碳），其部分結(jié)構(gòu)為此次合成的全苯結(jié)，這表明，實(shí)現(xiàn)全苯結(jié)是向合成拓?fù)浼{米碳邁出的重要一步。
此次研究成果為開(kāi)發(fā)擁有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的新納米碳材料開(kāi)辟了道路，相關(guān)論文發(fā)表于近日的《科學(xué)》網(wǎng)絡(luò)版上。（來(lái)源：日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)）
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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