نوار مینی موبیوس ساخته شده از بلوک های ساختمانی نانولوله کربنی

ما همیشه توانسته‌ایم اسلایدهای موبیوس را از کاغذ بسازیم، اما اکنون می‌توان کپی‌های کوچکی با استفاده از بلوک‌های ساختمانی مولکولی نانولوله‌های کربنی ساخت.

توسط الکس ویلکینز

طول کوتاهی از نانولوله‌های کربنی که از ابتدا ساخته شده‌اند، نوار کوچک موبیوس را تشکیل می‌دهند – یک سطح یک طرفه که از یک حلقه مارپیچ ایجاد می‌شود.

کار با نانولوله هایی با اشکال مختلف به دلیل کوچک بودن آنها دشوار است. آنها را نمی توان به طول های کوتاه – به نام تسمه نانو کربنی – برش داد زیرا لوله کاغذی ممکن است به دلیل نیروهای درون مولکولی قوی در مقیاس نانومتری باشد.

با این حال، یک راه برای ساخت یک نانو کمربند کربنی وجود دارد. در سال 2017، یاسوتومو سگاوا از مؤسسه علوم مولکولی در اوکازاکی، ژاپن و همکارانش نشان دادند که می‌توان آن‌ها را تکه تکه از گروهی از واحدهای مولکولی کوچک‌تر از طریق یک سری واکنش‌های شیمیایی جمع کرد.

اکنون سگاوا و تیمش یک گام فراتر رفته اند و یک نانو کمربند کربنی نواری شکل موبیوس ساخته اند. برای ساخت این نوار، آنها فرآیند شیمیایی را اصلاح کردند تا نانو کمربندهای کربنی خود را بسازند – به جای استفاده از تعداد زوج از واحدهای تکرار شونده، از یک عدد فرد استفاده کردند.

سگاوا می گوید: «هدف نهایی شیمی آلی ایجاد تمام ساختارهای مولکولی ممکن است. دستاورد ما گامی شگفت انگیز به سوی این هدف است.»

پس از انجام واکنش‌های شیمیایی اصلاح‌شده، سگاوا و تیمش تأیید کردند که ساختار حاصل در واقع یک نوار موبیوس با استفاده از طیف‌سنجی با وضوح بالا است.

نیکول گروبرت از دانشگاه آکسفورد می‌گوید: اگرچه استفاده فوری از نوار کربن موبیوس ممکن است واضح نباشد، نبوغ مورد نیاز برای ایجاد آن می‌تواند با چالش‌های دیگر در مهندسی نانو و شیمی سازگار باشد.

“کاربرد دقیق این محدوده موبیوس ممکن است حتی برای محققانی که روی آن تحقیق کرده اند واضح نباشد، اما اگر آنها بتوانند شیمی جادویی خود را به سیستم های بزرگتر گسترش دهند و به کنترل نهایی بر روی سیستم های کربنی بزرگتر دست یابند، می توانید به فکر ارتقاء بیفتید. گروبرت می‌گوید و مقیاس‌بندی فناوری‌های شیمی مرطوب.

مرجع مجله: سنتز طبیعتDOI: 10.1038/s44160-022-00075-8