img

Побег из фуллерена - Нанотехнологии. Инновации. Нано в России, в мире.

Опубликовано: 01.11.2018

Поместить атом или химическое соединение внутрь молекулярного контейнера – идея сама по себе очень заманчивая и, конечно, нелишенная перспектив. В роли “хозяев” рассматриваются целые классы структур: цеолиты и карцеранды (carcerand, лат. carcer – темница, тюрьма). Однако среди всего этого многообразия особое место занимают эндоэдральные комплексы на основе фуллеренов

Сравнительно новый способ получения открытых фуллеренов основан на так называемой “молекулярной хирургии”, когда посредством серии химических реакций в углеродном остове образуется отверстие. Исследователи из Йельского университета (США) использовали в своей работе [1] именно такие, химически “вскрытые” фуллерены с двадцати – и шестнадцатичленными кольцами. Цель работы [1] заключалась в анализе реакций внедрения и выхода атомов благородных газов (Ne, Ar, Kr) и малых молекул (CO, N2).


Изменение фенотипа раковой клетки - Рудольф Йениш

Реакции внедрения проводили следующим образом. Открытые фуллерены с двадцатичленными кольцами (рис. 1) растворяли в соответствующем растворителе (для Ar, CO и N2 использовали 1,1,2,2-тетрахлорэтан, а для Kr – o-дихлорбензол). Затем полученный раствор помещали в сосуд высокого давления, сжимали вместе с исследуемым газом и выдерживали в течение нескольких часов при необходимой температуре (для Kr – 190?C, для CO – 100?C, для Ar и N2 – 140?C). После чего давление сбрасывали, и образец охлаждали. Продукты реакций внедрения и их концентрацию определяли с помощью электрораспылительной масс-спектрометрии (ESI-MS) и ЯМР-спектроскопии.

Рис. 1. Химически открытый фуллерен с двадцатичленным кольцом

Для анализа кинетики реакций выхода образцы растворяли в дейтерированном хлороформе (CDCl3) и помещали в ЯМР-трубки. После получения исходных ЯМР-спектров образцы нагревали в масляной бане, и снимали последующие ЯМР-спектры. Процесс повторяли до тех пор, пока весь газ не выходил из фуллеренов.

Авторы отмечают, что для Ne в качестве “хозяев” использовали открытые фуллерены с шестнадцатичленными кольцами (рис. 2), т.к. отверстие входа/выхода у фуллеренов с двадцатичленными кольцами оказалось настолько “широким”, что реакции внедрения и выхода для Ne протекали очень быстро даже при комнатной температуре. Исходный материал (несколько миллиграммов открытых фуллеренов с шестнадцатичленными кольцами) упаковывали в алюминиевую фольгу и помещали в автоклав высокого давления. Автоклав был наполнен Ne при 500 атм. Образец нагревали до 180?C, давление при этом поднималось до 825 атм. По истечении девяти часов автоклав охлаждали, и образец вынимали. При этом данные ESI-MS свидетельствовали о том, что 42% фуллеренов содержат Ne. Для анализа реакции выхода образец растворяли в o-дихлорбензоле и нагревали до 120?C и более высоких температур.

Рис. 2. Химически открытый фуллерен с шестнадцатичленным кольцом

В итоге авторам удалось получить константы равновесия Keq для реакций внедрения. Для Ar Keq оказалась достаточно высокой. По мнению авторов, это связано с сильным ван-дер-ваальсовским взаимодействием между атомами Ar и фуллереновой клеткой. Кроме того, были детально исследованы реакции выхода: построены аррениусовские зависимости для скорости протекания реакции и определены энергии активации и частотные факторы. На величину энергии активации оказывают влияние два фактора: размеры внедренного соединения и “ширина” входного/выходного отверстия. Неожиданным результатом работы авторы считают малые величины частотных факторов. Возможно, это обусловлено тем, что внедренные атомы или молекулы газа не связаны с внутренней поверхностью фуллерена. Таким образом, именно ван-дер-ваальсовское взаимодействие является определяющим для исследуемых реакций.

М. Маслов

1. Ch.M.Stanisky et al., J. Am. Chem. Soc. 131, 3392 (2009)

Арни on Sunday 11 April 2010 - 23:04:56

Популярные новости
Шумоизолируем стены и перекрытия потолка в каркасном доме
Комфортная атмосфера личного пространства деревянного дома во многом зависит от качественной звукоизоляции. Несмотря на то, что дерево хороший проводник шума, каркасный дом достаточно тихий. Это обусловлено
Звукоизоляция квартиры своими руками: как сделать шумоизоляцию стен, пола и потолка
Многих жителей многоквартирных домов волнует вопрос шумных соседей. Особенно остро стоит этот вопрос для жителей панельных домов, где стены тонкие и хорошо пропускают звук. Сегодня мы расскажем, как делается
Звукоизоляция пола в деревянном доме своими руками — пошаговые инструкции! — Своими руками
Старые деревянные дома сейчас уже редкость, но мода на здоровый образ жизни и экологию привела к тому, что этот тип жилья стал востребованным. Дачи и загородные дома часто строятся из дерева, и их владельцам
Звукоизоляция пола в деревянном доме
Старые деревянные дома сейчас уже редкость, но мода на здоровый образ жизни и экологию привела к тому, что этот тип жилья стал востребованным. Дачи и загородные дома часто строятся из дерева, и их владельцам
Межэтажное утепление и звукоизоляцияв деревянном доме: выбор материала и технология работ
Содержание статьи: Чердачное перекрытие частного дома из дерева должно обладать хорошими теплоизоляционными и звукоизолирующими характеристиками. Если коттедж одноэтажный, то добиться этого достаточно
Звукоизоляция стен своими руками от соседей в квартире, в деревянном доме и пр, материалы, видео
Звук оказывает заметное влияние на нашу психику, эмоциональное и физическое состояние. Если в работе, отдыхе или на досуге вас сопровождает даже незначительный шум, это приводит к стрессу, снижению остроты
Шумоизоляция
огда о жилом доме говорят как об элитном объекте, подразумевается, что его потребительские свойства по основным критериям, характерным для жилого здания, существенно выше аналогичных параметров типового
Самый лучший материал для шумоизоляции стен
Практически каждый человек после проведенной за стенами фасада с панелями под дерево бессонной ночи задается вопросом, насколько качественна в его доме шумоизоляция стен, является ли предлагаемые в настоящее
Звукоизоляция стен в деревянном доме что лучше
Надежная шумоизоляция стен в деревянном доме должна монтироваться в процессе основного строительства. Материалы, значительно снижающие уровень проникающего шума, очень часто используются и как утеплитель
Звукоизоляция квартиры в панельном доме
Те, кто живет в панельном доме, каждый день сталкивается с плохой шумоизоляцией своей квартиры, то соседи громко гуляют, то кто-то на 5 этаже дрелью работает. И у всех появляется желание – сделать звукоизоляцию
Все новости
rss