Войти с помощью


красный зелёный голубой

Многие вещи нам не понятны не потому что наши понятия слабы, а потому что сии вещи не входят в круг наших понятий.

Химики синтезировали рекордно большое ароматическое кольцо

Химики синтезировали рекордно большое ароматическое кольцо

Химики из Оксфордского университета синтезировали вещество срекордным размером ароматического молекулярного кольца. Олигомер порфиринасодержит в своей системе 78 сопряженных электронов, в полтора раза больше, чему предыдущего рекордсмена. По словам авторов, такие системы позволяют выяснить,чем токи в молекулах отличаются от токов в наноразмерных металлических иполупроводниковых кольцах. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Для того чтобы быть ароматичным, соединение обязано бытьциклическим (замкнутым), его атомы должны образовывать сопряженную систему, покоторой могут свободно перемещаться электроны. Количество электронов в этойсистеме должно соответствовать формуле [4n + 2], за редким исключением в виде ароматичности Мебиуса. Такжетрадиционно от молекулы требуют, чтобы она была плоской. Если число электронов кратночетырем, то систему называют антиароматичной — она не так стабильна, а вмагнитных полях не экранирует, а наоборот усиливает действие поля нацентральную часть молекулы.

Для этого использовался метод ядерного (протонного) магнитногорезонанса. Каждый атом водорода в молекуле способен взаимодействовать с внешниммагнитным полем. Его ядро (протон), подобно магниту, пытается направить свойспин параллельно полю — его направление начинает прецессировать (вращаться)вокруг направления линий магнитного поля. Существует еще одно допустимоесостояние — когда спин направлен строго против линий магнитного поля. Разность энергииэтих двух состояний примерно соответствует радиочастотному излучению. Поэтомуесли поместить вещество, содержащее атомы водорода в магнитное поле и облучатьего изучением различной частоты, при определенном значение возникнетрезонансное поглощение — ядра атомов водорода начнут активно поглощать квантыизлучения и менять направление своих спинов.

Точное значение этой частоты определяется величиноймагнитного поля, которую «чувствует» данный протон. Она отличается отприложенного внешнего магнитного поля из-за эффектов экранирования ароматическихи антиароматических структур, а также из-за магнитных полей соседних атомов.

Интересно, что ароматичность в предложенной структуре легкопереключалась. Для этого ученыеиспользовали электрохимическое окисление. Этот процесс отрывает определенноеколичество электронов от молекулы, в зависимости от подаваемого напряжения.

Аналогичные токи экранирования ученые наблюдали и внаноразмерных металлических и полупроводниковых кольцах. Они связаны ссуществованием фазовых когерентных состояний в материалах. Как и в ароматических и антиароматических соединениях направления токов зависят от количества электронов в системе — точнее, от остатка деления этого числа на четыре. Однако размеры металлическихколец на порядки превышают размеры молекулярных колец (20-1000 нанометровпротив 1-2 нанометров). Исследование взаимосвязи между квантовой когерентностьюв «больших» кольцах и ароматичностью в «маленьких» позволит лучше понятьприроду наблюдаемых эффектов.

Помимо ароматичности, возникающей в плоских кольцах, предсказано существование суперароматичности — состояния, возникающего в сферических конструкциях. Как и в ароматических соединениях, суперароматические каркасы будут сильно экранировать атомы, находящиеся внутри их, от магнитных полей. Для того, чтобы соединение было суперароматичным, в его сопряженной системе должно быть 2(N+1)2 электронов. Такие объекты до сих пор не были найдены. В качестве кандидата на суперароматичность назывался фуллерен C50.

Владимир Королёв

N+1

Поставьте оценку:
Рейтинг 0 (Проголосовало: 0)
Понравилось? Поделитесь с друзьями через кнопки социальных сетей!

Добавить страницу в закладки

0
372
Популярные видео каналы