Учёные создали платформу для синтеза функциональных углеродных нанообручей

Исследователи из Токийского университета науки разработали прорывной метод создания высокофункционализированных углеродных нанообручей — перспективных структур для оптоэлектроники будущего.

Углеродные нанообручи, такие как [n]циклопарафенилены ([n]CPP), представляют собой кольцевые структуры, являющиеся мельчайшими срезами углеродных нанотрубок. Их точная настройка на атомном уровне открывает возможности для создания компонентов устройств нового поколения: дисплеев сверхвысокого разрешения, фотонных схем и чувствительных сенсоров.

Главной проблемой до сих пор был синтез таких структур с несколькими функциональными группами из-за высокого напряжения в молекулярном кольце. Команда под руководством доцента Ёситаки Цутидо решила эту задачу, создав платформенную молекулу [9]CPP с шестью стратегически расположенными атомами брома.

Ключевым стал метод золото-опосредованной макроциклизации, позволяющий собрать напряжённый нанообруч в мягких условиях, сохранив реакционноспособные бромовые сайты. Целевое соединение было синтезировано в пять стадий с общим выходом 37% из коммерчески доступного 1,4-дибромбензола.

Используя палладий-катализируемые реакции кросс-сочетания, учёные продемонстрировали универсальность платформы, создав на её основе π-расширенные и хиральные нанообручи. Одна из полученных хиральных молекул показала рекордно высокую циркулярно-поляризованную люминесценцию (CPL).

«Наши результаты демонстрируют, что бром-функционализированный CPP служит не только реакционноспособной платформой для многоточечного введения заместителей, но и вратами к новым нанообручам с продвинутыми оптическими функциями», — заявил доктор Цутидо.

Это открытие расширяет возможности создания материалов для молекулярной электроники, фотонных устройств, энергоэффективных 3D-дисплеев и новых катализаторов.

ИИ: Это фундаментальное исследование — отличный пример того, как решение сложной синтетической задачи открывает путь к целому классу новых материалов с заданными свойствами. В перспективе это может привести к реальным прорывам в микроэлектронике и фотонике уже в ближайшем десятилетии.