Los químicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han presentado una clase innovadora de nano estructuras de carbono que se conocen como nanobelt de carbono no alternativo totalmente π (CNB) incrustado por el Pentágono. Esta innovación tiene un desafío importante en el diseño molecular, que puede facilitar el progreso en los semiconductores orgánicos de la próxima generación y materiales cuánticos.
El equipo de investigación, dirigido por el profesor asociado Chi Chunyan del Departamento de Química de NUS, ha desarrollado con éxito CNB que se caracteriza por marcos de carbono no alternativos. Estas estructuras mejoran la socialización de electro intercambio e introducen propiedades electrónicas únicas. Los hallazgos se publican en la valiosa revista Síntesis de Nature.
Tradicionalmente, los CNB existentes tienen principalmente controles de zumbido que inhiben la corriente eléctrica eficiente. Para abordar esta limitación, el equipo de NUS tiene ingeniosas unidades de ciclopentadienilo en el diseño del diseño. Estas estructuras no alternativas introducen curvatura y voltaje moderado, lo que promueve un movimiento más libre de electrones sobre la molécula.
El maestro asociado Chi articuló la visión del equipo: «Nuestro objetivo era crear CNB que no solo son estructuralmente nuevos, sino también funcionales electrónicamente. La inclusión de unidades no alternativas fue la clave para desbloquear nuevas propiedades electrónicas».
Los investigadores han hecho este nuevo nanobelt cuidadosamente con la ayuda de un proceso de síntesis química de varios pasos. Iniciaron el proyecto ensamblando bloques de construcción moleculares al pasar por una respuesta de alilas de Diels, a un paso crucial en el que se eliminaron los átomos de oxígeno para generar estructuras de anillo estables completamente conjugadas.
Este método innovador ha producido dos nanobelt de carbono diferentes que emiten una luz roja animada al exponer a la iluminación ultravioleta y pequeñas brechas de energía. Dichas características indican su aplicación potencial en diodos de luz de luz orgánica y células solares.
Además, un CNB específico se puede oxidar químicamente para formar una variante cargada que muestra un singlete de caparazón abierto. Esta extraordinaria configuración electrónica está asociada con la aromaticidad global. Los análisis teóricos indican que este estado parece dos libremente [32]Annulenos, que enfatiza la aromaticidad del tipo Baird a lo largo de los bordes. Estos hallazgos ofrecen nuevas ideas sobre la carga y el comportamiento de flujo en los sistemas de carbono curvo.
«Nuestros descubrimientos ofrecen una nueva plataforma para explorar el comportamiento de electrones correlacionados en sistemas basados en carbono», comentó el maestro de la universidad Chi. «Esto significa un progreso importante en el rediseño de cómo diseñamos y usamos estructuras de nano de carbono para tecnologías futuras».
El trabajo abre nuevos caminos para la investigación y la aplicación en la ciencia de los materiales, en particular en los campos que utilizan electrónica orgánica y mecánica cuántica.
 have unveiled a groundbreaking class of carbon nanostructures known as fully π-conjugated,){kind=link}