Sintetizado um nanocarbono que é uma fita de Mobius molecular
Não foi nada simples criar um nanocarbono molecular com a topologia torcida de banda de Mobius.
[Imagem: Issey Takahashi]
Nanocarbono de Mobius
Químicos japoneses conseguiram sintetizar pela primeira vez um nanocarbono molecular em forma de fita com uma topologia torcida de banda de Mobius - uma nanofita de carbono de Mobius (também Moebios ou Möbius).
A fita de Mobios é um espaço topológico obtido pela colagem das duas extremidades de uma fita após efetuar meia volta em uma delas, o que cria uma superfície que pode ser percorrida infinitamente.
Criar uma versão de molécula única não é assim tão simples, mas pode valer a pena porque nanocarbonos estruturalmente uniformes podem apresentar propriedades inusitadas, eventualmente criando novos materiais pela associação entre estrutura e função.
De fato, a sintetização de nanocarbonos estruturalmente uniformes tem sido crucial para o desenvolvimento de materiais funcionais em nanotecnologia, eletrônica, óptica e aplicações biomédicas - isso inclui o grafeno, fulerenos, nanotubos, nanodiamantes etc.
Ao longo dos últimos anos já foram sintetizados nanocarbonos com estruturas mais simples, como a de anel, triângulo, tigela e fita - as nanofitas de carbono têm-se mostrado particularmente promissoras para aplicações práticas.
Com o objetivo de sintetizar nanocarbonos ainda inexplorados, mas já previstos teoricamente, Yasutomo Segawa e seus colegas estão desenvolvendo novas metodologias, e a fita de Mobius funcionou como uma prova de fogo para essas novas técnicas.
"A nanofita de carbono Mobius tornou-se a molécula dos sonhos na comunidade científica depois que relatamos a primeira síntese química de um nanocinto de carbono - um nanotubo de carbono ultracurto - em 2017. Assim como os cintos que usamos todos os dias, imaginamos o que aconteceria com nosso 'cinto molecular' quando ele fosse fechado com uma torção. É outra molécula incrivelmente bonita," disse o professor Kenichiro Itami, da Universidade de Nagoya.
A expectativa é que a nanofita de Mobius apresente propriedades diferentes dos outros nanocarbonos.
[Imagem: Yasutomo Segawa et al. - 10.1038/s44160-022-00075-8]
Síntese da nanofita de carbono de Mobius
A rota sintética foi determinada usando a análise teórica da enorme tensão derivada tanto da forma de fita quanto da estrutura molecular torcida da nanofita de carbono Mobius.
A equipe explica que o nanocarbono Mobius foi sintetizado em 14 etapas de reação química, incluindo uma reação de funcionalização recém-desenvolvida pela equipe, uma sequência de reação Wittig Z-seletiva e uma reação de homoacoplamento indutora de tensão mediada por níquel.
Agora os pesquisadores se dedicarão a estudar a nanofita Mobius, acreditando que, a exemplo de outros nanocarbonos, ela deverá manifestar propriedades e movimentos moleculares bastante diferentes em comparação com aqueles com uma topologia de fita normal.
Novas formas de carbono e nanocarbonos têm consistentemente aberto as portas para novas ciências e novas tecnologias, incluindo a descoberta de propriedades, funções e aplicações muitas vezes imprevisíveis.
Artigo: Synthesis of a Möbius carbon nanobelt
Autores: Yasutomo Segawa, Tsugunori Watanabe, Kotono Yamanoue, Motonobu Kuwayama, Kosuke Watanabe, Jenny Pirillo, Yuh Hijikata, Kenichiro Itami