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Une percée majeure crée le tout premier cyclocarbone, un anneau d'atomes de carbone pur

Une percée majeure crée le tout premier cyclocarbone, un anneau d'atomes de carbone pur

Recherche IBM

Les chercheurs ont finalement créé une structure moléculaire importante, le cyclocarbone, qui avait obstinément échappé aux efforts des chimistes pour synthétiser pendant plus de 50 ans et qui pourrait détenir la clé de la création de semi-conducteurs à l'échelle moléculaire avec une variété d'applications scientifiques et industrielles.

Des scientifiques synthétisent un anneau d'atomes de carbone purs, créant le tout premier cyclocarbone

Pendant des décennies, les chimistes ont essayé, sans succès, de créer une structure proposée pour les molécules de carbone qu'ils savaient possible, mais qui s'est avérée extrêmement difficile à créer. Le plus proche que quiconque soit venu a été de trouver des preuves de ces structures dans des gaz réactifs, mais cela les a empêchés de manière réactive d'être isolés et confirmés. Désormais, des chercheurs d'IBM Research et de l'Université d'Oxford ont publié un nouvel article dans la revue Science cette semaine, qui a annoncé pour la première fois la création et l'imagerie réussies de cette structure, révélant 18 atomes de carbone liés entre eux pour former un cycle complet, connu sous le nom de cyclocarbone.

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Yoshito Tobe, chimiste à l'Université d'Osaka au Japon, a déclaré que la synthèse du cyclocarbone pour la première fois était une réalisation incroyable pour l'équipe d'IBM et d'Oxford.

«De nombreux scientifiques, dont moi-même, ont essayé de capturer les cyclocarbures et de déterminer leurs structures moléculaires, mais en vain», a déclaré Tobe.

Le carbone est l'un des éléments les plus courants dans l'univers, et selon la façon dont le carbone se structure lui-même, les atomes de carbone peuvent produire différentes molécules de carbone, appelées allotropes. Ces différentes formes de carbone peuvent avoir des propriétés différentes comme tout autre composé chimique, c'est ainsi que des diamants clairs avec un niveau de dureté élevé et le type de grumeaux de charbon de bois sombre, opaque et crayeux utilisés par les artistes pour le travail de croquis peuvent tous deux être fabriqués. de carbone pur.

La différence réside dans le nombre d'autres atomes de carbone avec lesquels un atome de carbone donné se lie dans le matériau. Dans un diamant, chaque atome de carbone se lie avec quatre autres atomes de carbone autour de lui, tandis que dans le graphite et le graphène, chaque atome de carbone se lie à trois de ses voisins. D'autres liaisons sont possibles, cependant, et les chimistes ont débattu de la structure des cyclocarbures, des structures théoriques qui ne se lieraient qu'avec deux autres atomes de carbone qui pourraient être agencées pour créer une boucle ou un anneau fermé.

Pour synthétiser le cyclocarbone, l'équipe de recherche a commencé avec une molécule de forme triangulaire composée de carbone et d'oxygène et a utilisé des courants électriques pour manipuler sa structure, éliminant l'oxygène et l'excès de carbone pour finalement produire l'anneau tant recherché, connu sous le nom de carbone-18. .

Une équipe de chimistes d'Oxford a préparé la structure spécifique de carbone et d'oxygène que l'équipe de recherche d'IBM à Zurich, en Suisse, a modifiée avec des courants électriques, éliminant les atomes comme un sculpteur sculpte l'excès de pierre pour révéler une sculpture en dessous. Après de nombreuses tentatives, les chercheurs d'IBM ont coupé le dernier des atomes d'oxygène et de carbone en excès révélant le cycle final de 18 atomes de carbone. "Je n'aurais jamais pensé voir ça", a déclaré Lorel Scriven, chimiste et membre de l'équipe d'Oxford.

Des premiers tests ont été effectués pour enfin décrire les propriétés du carbone 18, l'un des grands mystères de la structure. Dans un résultat encourageant, le carbone-18 semble être semi-conducteur, ouvrant la possibilité d'utiliser des chaînes de redressement de carbone-18 pour créer des composants électroniques à l'échelle moléculaire.


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