Исследователи из США обнаружили, что производное витамина B2 может использоваться для разделения одностенных углеродных нанотрубок по их хиральности (для углеродных нанотрубок хиральность определяется закруткой в ту или иную сторону). Открытие может оказаться важным шагом в упрощении разделения лево- и правозакрученных углеродных нанотрубок.

Одностенные углеродные нанотрубки представляют собой протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, состоящие из одной свёрнутой в трубку гексагональной графеновой плоскости.

Скрутка этой плоскости может осуществляться тремя путями –

• во-первых, может достигаться идеальное скручивание плоскости, при котором шестиугольники, образованные атомами углерода располагающиеся друг напротив друга идеально совпадают – такие углеродные нанотрубки проявляют металлические свойства.
• Также возможно образование двух оптических изомеров нанотрубки – закрученных влево и вправо – для таких «неидеально закрученных» нанотрубок характерны свойства полупроводников.

Применение углеродных нанотрубок может полноценно осуществляться только в том случае, если их удается разделить по количеству стен, хиральности, жесткости и длине. Эти обстоятельства приводят к необходимости разработки методов разделения синтезированных нанотрубок.

Рис. 1. Правовращающее производное витамина
В2 селективно связывается с левозакрученными
углеродными нанотрубками. (Рисунок из J. Am. Chem.
Soc., 2012, DOI: 10.1021/ja305250g).

Исследователи наноматериалов из Университета Коннектикута, работающие под руководством Фотиоса Пападимитракопулоса (Fotios Papadimitrakopoulos) обнаружили, что встречающийся в природе хиральный флавинмононуклеотид (ФМН) [flavin mononucleotide (FMN)], продукт фосфорилирования витамина B2, может селективно связываться с левозакрученными одностенными углеродными нанотрубками. Пападимитракопулос отмечает, что

исследователи из его группы давно пытались найти способ такого разделения нанотрубок, которое бы не приводило к нарушению их системы π-сопряжения, и когда исследователям удалось добиться хороших результатов с флавинмононуклеотидом, он почувствовал себя победителем.

С помощью водородных связей флавинмононуклеотид связывается с углеродной нанотрубкой, обвивая ее таким же образом, как вьющееся растение обвивает подпорку, при этом правозакрученный ФМН связывается с левозакрученной углеродной нанотрубкой, что объясняется более эффективным способом образования межмолекулярных взаимодействий при таком сочетании.

Специалист по изучению наноструктур из Национального Института Стандартов и Технологии США Минь Чжень (Ming Zheng) отмечает, что ФМН пополняет список хиральных молекул с небольшой молекулярной массой, способных к разделению хиральных углеродных нанотрубок, подчеркивая интересный способ взаимодействия флавинмононуклеотида с углеродными нанотрубками. ОН надеется, что

отделенные таким образом углеродные нанотрубки не потеряют своих полезных свойств.