Los científicos crearon una nueva molécula de carbono por segunda vez

Se ha estudiado un nuevo tipo de molécula de carbono en condiciones normales de temperatura ambiente. Esta marca solo la segunda vez que se ha hecho, después de que se sintetizaron las bolas esféricas hace 35 años. El avance podría conducir a materiales extremadamente eficientes para nuevas tecnologías electrónicas y cuánticas.

Los carbonos cíclicos, las moléculas compuestas por un anillo de átomos de carbono, podrían mostrar un comportamiento químico extraño o conducir electricidad de manera inusual, al igual que sus primos moleculares de carbono, buckyballs y nanotubos. Pero estos anillos son tan delicados que generalmente se desmoronan, o en algunos casos incluso explotan, antes de que los investigadores tengan la oportunidad de estudiarlos.

“Los carbonos cíclicos son moléculas intrigantes, y hemos estado tratando de hacerlas durante mucho tiempo”, dice Harry Anderson en la Universidad de Oxford. Hacerlo tradicionalmente ha requerido condiciones extremadamente duras para mantener las moléculas alrededor el tiempo suficiente para ser estudiadas. Pero Anderson y sus colegas encontraron una manera de estabilizar los carbonos cíclicos a temperatura ambiente.

La técnica implica modificar un carbono cíclico. Los investigadores demostraron esto en una molécula nunca antes estudiada: un anillo de 48 átomos de carbono, llamado Cyclo[48]carbono, o C₄₈. Anderson y sus colegas agregaron “parachoques” a la C₄₈enhebrándolo a través de tres anillos más pequeños, para proteger los 48 átomos de colisionar entre sí, o con otras moléculas.

“No hay una decoración innecesaria”, dice Max Von Delius en la Universidad de Ulm en Alemania. “Hay una belleza absoluta en la simplicidad”.

La nueva estructura, llamada ciclo[48]carbón [4]Catenane, se mantuvo lo suficientemente estable como para estudiar durante aproximadamente dos días, lo que permite a los investigadores examinar a Cyclo[48]carbono en detalle por primera vez. Curiosamente, los 48 carbonos de la molécula actuaron como si estuvieran dispuestos en una cadena infinita, una estructura teóricamente capaz de transferir la carga eléctrica de un átomo al siguiente indefinidamente.

Este posible potencial que conduce electricidad los carbonos cíclicos podrían usarse en una variedad de tecnologías de próxima generación, incluidos transistores, células solares, semiconductores y dispositivos cuánticos. Sin embargo, se necesita más investigación para confirmar esto.

La nueva técnica para estabilizar los carbonos cíclicos también puede inspirar a otros investigadores a estudiar sus propias moléculas exóticas de carbono. “Creo que tal vez habrá una carrera ahora”, dice Von Delius. “Piense en este anillo largo como un trampolín para hacer la cadena infinita”.

Una cadena de moléculas de carbono individual, explica Von Delius, sería un conductor aún mejor que un anillo como C₄₈. “Esto será verdaderamente sorprendente, y verdaderamente el siguiente paso”, dice.