O carbono pode ser organizado em várias configurações. Quando cada um dos seus átomos está ligado a três outros átomos de carbono, é relativamente macio grafite. Adicione apenas mais uma ligação e ela se torna um dos minerais mais difíceis, o diamante. Chuck 60 átomos de carbono juntos em forma de futebol e boom, buckyballs.

Mas um anel de átomos de carbono, onde cada átomo está ligado a apenas dois outros, e nada mais? Isso foi iludido pelos cientistas por 50 anos. Suas melhores tentativas resultaram em um anel de carbono que rapidamente se dissipou.

Por isso, é grande o suficiente para que uma equipe de pesquisadores, da Universidade de Oxford e da IBM Research, tenha criado um anel de carbono estável.

O composto de carbono em forma de anel, chamado ciclo-carbono, é feito de 18 átomos de carbono, o menor carbono ciclônico que se prevê termodinamicamente estável. E técnicas microscópicas avançadas forneceram imagens dele.

Até hoje, a pesquisa sobre a estrutura do ciclo-carbono sugeriu que ele atua como semicondutor, o que significa que tem uso potencial em eletrônica. E a própria propriedade que tornou os carbonocarbonos tão difíceis de isolar – a sua alta reatividade – significa que eles poderiam ser usados ​​para criar outro carvão loteamentos e materiais ricos em carbono.

Para conseguir essa façanha, os pesquisadores começaram sintetizando o óxido de ciclo-carbono triangular C24Oh6. Estes são os 18 átomos de carbono, ligados a seis moléculas de monoxila de carbono, duas agrupadas em cada um dos três ângulos do triângulo.

Eles transferiram essa concentração para uma camada de cloreto de sódio em uma placa de cobre, resfriada em uma câmara de vácuo até um pouco acima do zero absoluto. Isso fornece uma superfície inerte que mantém a estrutura estável.

Então, usando a ponta de um microscópio de força atômica, a equipe derrubou as moléculas de monóxido de carbono (CO) da estrutura, deixando apenas o anel de átomos de carbono.

moléculas(Pesquisa IBM)

Parece muito mais fácil do que costumava ser, claro. Os pesquisadores nem sempre conseguiram remover todos os COs sem colapsar a estrutura do anel; em muitos casos, eles produziram moléculas como C22Oh4 e C20Oh2 (veja a foto acima).

"Nós removemos todas as seis moedas CO de C24Oh6, com 13 por cento de rendimento, tipicamente resultando em moléculas circulares " os pesquisadores escreveram em seu artigo.

Curiosamente, os átomos no ciclo-carbono formaram o que é conhecido como uma estrutura polinomial, com alternância de ligações triplas e simples. É Tem sido uma questão por um longo tempo ou um carbono unidimensional produziria isso ou uma estrutura cumulativa, com duplas ligações repetidas.

É essa estrutura alternada que supostamente produz semicondutores – e sugere que as cadeias de carbono também seriam semicondutoras.

Agora o que? Bem, isso ainda é um pouco embaçado. O processo de construção dos ciclo-carbonos precisará ser refinado para produzir um rendimento mais confiável, para iniciantes. Atualmente, os anéis só podem ser construídos de uma só vez, então a equipe planeja encontrar maneiras de construir vários carbonos de carbono de cada vez.

E agora que carbonos cíclicos estáveis ​​foram produzidos, os cientistas podem experimentar experimentos com aplicações – para descobrir como a semicondutividade pode ser explorada, por exemplo, ou para explorar as propriedades do carbono cíclico como um bloco de construção básico para moléculas ainda mais complexas.

"Nossos resultados" os pesquisadores escreveram"fornecer insights experimentais diretos sobre a estrutura do ciclo-carbono e preparar o caminho para a criação de outras moléculas ricas em carbono por meio da manipulação atômica".

A pesquisa foi publicada em Ciência.

Esta matéria foi traduzida do portal Science Alert Pty Ltd.