Ведутся технические работы. Это может временно повлиять на скорость работы сайта. Приносим извинения за неудобства и благодарим за ваше понимание!
acf domain was triggered too early. This is usually an indicator for some code in the plugin or theme running too early. Translations should be loaded at the init action or later. Please see Debugging in WordPress for more information. (This message was added in version 6.7.0.) in /home/user/web/mal.scrum360.ru/public_html/wp-includes/functions.php on line 6260cyr2lat была запущена слишком рано. Обычно это индикатор того, что какой-то код в плагине или теме запускается слишком рано. Переводы должны загружаться при выполнении действия init или позже. Дополнительную информацию можно найти на странице «Отладка в WordPress». (Это сообщение было добавлено в версии 6.7.0.) in /home/user/web/mal.scrum360.ru/public_html/wp-includes/functions.php on line 6260Ведутся технические работы. Это может временно повлиять на скорость работы сайта. Приносим извинения за неудобства и благодарим за ваше понимание!
Химики из Китая и США получили кристаллический графин по реакции метатезиса алкинов. Им удалось добиться большой степени полимеризации и кристалличности продукта за счет добавки дополнительного мономера.
Микрофотография гамма-графина на кремниевой подложке
© Zhang Wei et al. / Nature Synthesis, 2022
Атомы углерода в органических соединениях могут образовывать одинарные, двойные и тройные химические связи с другими атомами. При этом общее количество связей у каждого углерода чаще всего равно четырем. И так как атомы углерода могут связываться между собой связями разной кратности, углерод образует несколько аллотропных модификаций — простых веществ, отличающихся между собой структурой и свойствами.
Углерод — чемпион по количеству аллотропов среди всех элементов, он может быть в форме алмаза, графита, нанотрубок, фуллеренов и так далее. Если взять графит и выбрать из него один слой, получится другая модификация углерода — графен. В нем все атомы образуют три химические связи со своими соседями — две одинарные и одну двойную. А если в графене часть атомов углерода поменять так, чтобы они образовывали одну тройную и одну одинарную связь, это будет уже другая модификация — графин.
Графин отличается от графена тем, что содержит тройные связи между атомами углерода
© Zhang Wei et al. / Nature Synthesis, 2022
Графин существует в трех формах: альфа, бета и гамма. В альфа-форме больше всего углеродов с тройными связями, а в гамма форме — меньше всего. Получать графин химики умеют по необратимым реакциям кросс-сочетания или окислительного сочетания ацетиленов. Но в таких реакциях, как правило, образуются фрагменты графина размером в несколько нанометров, содержащие большое количество дефектов. А получить кристаллический образец с дальним порядком удается редко.
Химики под руководством Чжан Вэя (Zhang Wei) из Колорадского университета в Боулдере предположили, что получить кристаллический гамма-графин можно по реакции метатезиса углеводородов с тройной связью углерод-углерод — ацетиленов. Эта обратимая реакция приводит к тому, что два ацетилена обмениваются фрагментами по концам двойной связи, и при этом получаются два других ацетилена. Чтобы реакция шла в нужную сторону и не приводила к смеси четырех продуктов, необходимо правильно подобрать реагенты: в результате реакции должно образовываться какое-нибудь летучее вещество, уходящее из реакционной смеси. Тогда по принципу Ле Шателье равновесие реакции сдвинется в сторону образования этого продукта.
Схема получения гамма-графина по реакции метатезиса
© Zhang Wei et al. / Nature Synthesis, 2022
Для синтеза графина химики взяли гексапропинилбензол и смешали его с катализатором метатезиса на основе молибдена. Из-за быстрого протекания реакции получился образец небольшого размера с большим количеством дефектов, и химики решили изменить методику. Они подумали, что если взять в качестве добавки гексакис(пара-гексилэтинил) бензол, реакция будет протекать более плавно. Во-первых, гексильные концевые группы приведут к большей растворимости графина, и он не будет быстро выпадать в осадок. А во-вторых, менее летучие продукты сделают процесс более обратимым.
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые приготовили смеси двух мономеров в разных соотношениях и добавили к ним молибденовый катализатор. Оказалось, что добавка 10 процентов гексакис(пара-гексилэтинил)бензола приводит к выходу продукта реакции в 72 процента.
Далее химики исследовали полученное вещество с помощью сканирующей атомно-силовой микроскопии и фотоэлектронной спектроскопии. Они выяснили, что полученный продукт состоит из стопок слоев гамма-графина и не содержит примеси молибденового катализатора. Твердотельные спектры на ядрах углерода-13 подтвердили образование графина и наличие гексильных концевых групп.
Затем ученые воспользовались рентгеноструктурным анализом, чтобы дополнительно охарактеризовать структуру образца. Эксперимент показал, что полученный графин обладает единой кристаллической структурой с гексагональной решеткой. Ширина запрещенной зоны гамма-графина составила 0,93 электронвольта — в три раза меньше, чем у гамма-графина, полученного по реакции кросс-сочетания с гексабромбензолом. Авторы статьи считают, что это связано с большей степенью полимеризации их продукта.
В результате химики применили реакцию метатезиса алкинов и получили гамма-графин с выходом в 72 процента. Продукт оказался стабильным кристаллическим веществом с большой степенью полимеризации.
Статья опубликована в журнале Nature Synthesis
Источник: Михаил Бойм nplus1.ru