Исследователи из Японии разработали метод создания однородного связывания между собой однородных нанотрубок. Такой способ позволит организовывать однородные и правильные соединения между одинаковыми по свойствам нанотрубками. Новый подход окажется полезным для создания схем из отдельных нанопроводов – такие системы могут найти применение, например, в оптоэлектронике.

Отдельные нанотрубки связываются друг с другом с помощью напряженной наноклетки из атомов углерода, находящихся в состоянии сопряжения. Такие каркасные системы встречаются нечасто, поскольку клетка должна состоять из атомов углерода, находящихся в состоянии sp2 и/или sp-гибридизации, а построить из таких атомов объемную структуру представляет собой далеко не тривиальную задачу.

Решая задачу создания разветвленных углеродных нанотрубок для создания логических схем и транзисторов, исследователи из группы Кеничиро Итами (Kenichiro Itami) из Университета смогли получить такие наноклетки-«наноспайки» из молекул бензола.

Рис. 1. Разветвленные нанотрубки. На левом
рисунке жирной линией выделен контакт двух
трубок между собой. (Рисунок из Chem. Sci., 2012,
DOI: 10.1039/c2sc21322b)

Исследователи начали свою работу со сборки L-образных структурных единиц на основе циклогексана и «тройных линкеров» на основе бензола с помощью кросс-сочетания и гомосочетания – в результате этих процессов был получен ненапряженный полициклический прекурсор, который был конвертирован в напряженную наноклетку с помощью катализируемого кислотой процесса ароматизации.

Изучение физических свойств синтезированной клетки показывает, что она отличается высоким квантовым выходом флуоресценции (он показывает, с какой эффективностью проходит данный процесс и определяется как отношение количества испускаемых и поглощаемых фотонов) и относительно значительным сечением двухфотонного поглощения (Процесс, при котором электрон в молекуле или атоме в результате поглощения двух фотонов внешнего излучения переходит из одного связанного состояния в другое. При этом разность энергий между состояниями электрона равна сумме энергий двух фотонов).

Исследователи из группы Итами в настоящее время планируют изучить возможности практического использования наноклетки в оптоэлектронике и химии комплексов гость-хозяин, планируя приступить к масштабному синтезу разветвленных нанотрубок.