新型纳米材料被创造出来

有一种新型纳米材料正在研发中。UO的化学家们发现了一种方法，可以制造出具有独特结构特征的碳基分子:联锁环。

像其他纳米材料一样，这些连接在一起的分子具有有趣的性质，可以通过改变它们的大小和化学组成来“调整”。这使得它们有可能应用于一系列领域，比如专门的传感器和新型电子产品。

“这是碳纳米材料的一种新的拓扑结构，我们正在发现以前无法看到的新特性，”化学教授Ramesh Jasti实验室的研究生、论文第一作者詹姆斯·梅(James May)说。梅和他的同事在1月12日的《自然化学》杂志上发表了他们的研究结果。

虽然其他实验室也合成了各种类型的连锁分子，但Jasti实验室的方法允许碳纳米管状结构连接在一起。它将允许化学家在结构上做出许多不同的变化，并更全面地探索新材料的性质。

“你可以创建其他方法无法创建的结构，”Jasti说。

例如，他的团队使用这种方法制作了三个互锁的环，以及具有多个可以上下滑动的环的棒状结构。这一进展源于Jasti对纳米环的研究，纳米环是碳原子环，是长而细的碳纳米管的精简变体。

“因为我们能够随意制造这些圆形结构，我开始思考，你能制造出自然界中不存在的东西吗?”Jasti说。“这就是链环概念的由来。”

找到一系列可以产生复杂环结构的化学反应是一种创造性的方法。他们的解决方案是在一个环上巧妙地添加一个金属原子。这种金属启动了化学反应，形成第二个环，迫使它在第一个环内发生。一旦反应发生，第二个环就被困住，和第一个环锁在一起。

“我们能够让化学反应在一个可能永远不会发生的空间内发生，”梅说。

如果它们的大小发生变化，或者环的排列方式不同，或者不同的化学元素加入到混合物中，连锁分子的行为就会不同。通过进行纳米级的调整，科学家可以增强材料，使其完全达到他们想要的效果。由于这类材料是如此之新，科学家们仍在探索所有的可能性。

但Jasti的团队对它们作为传感器的潜力特别感兴趣，在传感器中，对特定化学物质的反应改变环的位置可能会导致荧光发光。

它们还可以用来制造柔性电子产品或动态生物医学材料。

“典型的碳纳米材料，如碳纳米管、石墨烯甚至钻石都是静态材料，”他说。“在这里，我们创造了新型的碳纳米材料，它们保持了迷人的电学和光学特性，但现在有能力做旋转、压缩或拉伸等事情。”

参考:May JH, Van Raden JM, Maust RL, Zakharov LN, Jasti R. π共轭联锁纳米碳的活性模板制备策略。Nat化学．1月12日:1-7日。doi:10.1038 / s41557 - 022 - 01106 - 9

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