Efter 50 års ventetid har vi nu det første ringformede kulstofmolekyle
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Efter 50 års ventetid har vi nu det første ringformede kulstofmolekyle

Øverst er vist den molekylære struktur for C18. Nederst er vist en kunstnerisk fremstilling af data taget med et atomic force microscope (AFM). Illustration: IBM Research

I diamant har hvert kulstofatom en stærk kemisk binding til fire andre kulstofatomer. I grafit, grafen og i kugleformede fullerener som C60, har hvert kulstofatom forbindelse til tre andre kulstofatomer.

I 1966 beskrev den polsk-amerikanske kemiker Roald Hoffmann, som i øvrigt også har udgivet skuespilmanuskripter og poesi, at man teoretisk set også kunne have rene kulstofmolekyler, hvor hvert kulstofatom kun har kontakt til to andre kulstofatomer.

Siden har ringformede kulstofmolekyler, som kaldes cyclo[n]carbons - hvor n angiver antallet af atomer, været af stor teoretisk interesse. Den mindste kulstofring, der er anses for at være termodynamisk stabil, er C18.

Da cyclocarbons er meget reaktive, har man kun tidligere kunnet se dem kortvarigt i gasfasen, og det har eksempelvis være uafklaret, om kulstofatomerne i C18 forbinder sig til hinanden med dobbeltbindinger eller med skiftvis trippel- og enkeltbindinger. Teoretisk set er begge muligheder blevet foreslået ud fra forskellige beregningsmetoder.

I et samarbejde mellem IBM Research og Oxford University har Katherina Kaiser og Co. nu for første gang fremstillet kulstofringen C18, som forskergruppen præsenterer i en artikel i Science.

De har benyttet en tidligere udviklet metode til først at fremstille C24O6. Det placerer de på overflade af salt (NaCl) ved en temperatur på 5 kelvin.

Herved stabiliseres forbindelserne, som kan studeres med et atomic force microscope (AFM), Ydermere er man i stand til med AFM gradvist at fjerne CO-forbindelserne, så man slutteligt ender op med C18.

De kemiske bindinger i dette viser sig at være skiftevis tredobbelte og enkelte, og dermed erklærer forskergruppen, at de har afgjort et kemisk spørgsmål, som både er fundamentalt og kontroversielt.

Det er nok være at pointere, at dette er en rent grundvidenskabeligt resultat, som ikke direkte har en praktisk betydning - i hvert fald ikke endnu.

Forskerne skriver afslutningsvis i deres artikel, at deres metode til fremstilling af C18 med atom-manipulation også kan bruges til at fremstille andre kulstofrige molekyler.

Fremstillingen af C18 kan opsummeres i denne illustration:

Fra udgangspunktet C24O6 fjerners gradvist CO-grupper. Den nederste række viser billeder taget med at atomic force microscope (AFM). Illustration: IBM Research
Emner : Kemi
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

"ringformede kulstofmolekyler, som kaldes cyclo[n]carbons - hvor n angiver antallet af atomer"

Min første tanke var: "cyclonnnnnnnnnnnnnnnnnncarbon".

  • 4
  • 0

Det er jo tilfældet med de fleste kulstofbindinger, omend nogle er mere UV-resistente end andre. Det betyder jo ikke et stoffet ikke er strukturelt (endog meget) modstandsdygtigt ift kraftpåvirkning.


Ja, og normalt gør det heller ikke noget, fordi der er andre bindinger i 3D-strukturen (2D i grafen), der kan supplerere en, der brister.
Men når det gælder en tråd, der kun er ét molekyle tykt, betyder det, at én foton, der rammer et sted på hele længden er nok til, at tråden går itu.
Tråden kan jo også ødelægges af andet end lysfotoner, som fx. betastråling, så det er faktisk ikke nok at holde den væk fra dagslys.
Og det hæmmer jo nok anvendeligheden noget.

  • 0
  • 0

Men når det gælder en tråd, der kun er ét molekyle tykt, betyder det, at én foton, der rammer et sted på hele længden er nok til, at tråden går itu.
Tråden kan jo også ødelægges af andet end lysfotoner, som fx. betastråling, så det er faktisk ikke nok at holde den væk fra dagslys.
Og det hæmmer jo nok anvendeligheden noget.


Der kan sikkert findes masser af anvendelighed for en relativt stærk tråd, der kun er ét molekyle, eller sågar kun 1 C-atom tykt, i et miljø hvor man kan undgå at udsætte den for UV-lys og andet stråling, der kan skade bindingen.

Forstil dig også et tov, med en kerne, som er flettet af millioner af sådanne tråde, dvs med 100% parallel molekylestruktur, med en lystæt "strømpe" udenpå. Det vil således (i teorien) være ekstremt stærkt og uelastisk i trækretningen, og samtidig smidigt og fleksibelt.

Med andre ord idéelt til eksempelvis løbende rig på en sejlbåd og lignende.

Princippet er på ingen måde nyt. Se eksempelvis under "Spectra" og "Dynema" tovværk, som består af særdeles træk-stærke (men sarte i andre henseender) kerner af UHMW polyethylen fibre, beskyttet af en omgivende polyesterstrømpe.

UHMWPE er noget af det stærkeste man kender til kommercielt brug i tovværk, men paralliteten er stadig "kun" 95%. Det ville jo være helt perfekt hvis man i stedet kan realisere en kerne af rene kulfibre, med en molekylær parallitet på 100%.

  • 0
  • 0

Forstil dig også et tov, med en kerne, som er flettet af millioner af sådanne tråde,[...]

Det kan jeg sagtens forestille mig, men nu gik diskussionen i min optik altså på anvendelsesmulighederne for en enkelt tråd, der netop ikke var tykkere end et molekyle, så den kunne anvendes som ultraskarpt skæreredskab a la de første fire tekstafsnit i den wiki, der linkedes til tidligere:
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Monomolecul...

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten