방출된 전자 친화력: 편평한 풀러렌 단편의 놀라운 화학적 능력

May 16, 2023

교토대학교 2023년 6월 22일

풀러렌의 대칭성과 곡률이 없더라도 오각형 하부 구조를 유지하도록 설계된 편평한 풀러렌 조각은 풀러렌과 동일한 전자 수용 특성을 나타냈습니다. 신용 : (주)얍

구형 '버키볼' 분자 조각은 안정적인 전자 수용 능력을 갖고 있어 실용 가능성이 매우 높습니다.

Researchers at Kyoto University in Japan have gained new insights into the unique chemical properties of spherical molecules composed entirely of carbon atoms, called fullerenes. They did it by making flat fragments of the molecules, which surprisingly retained and even enhanced some key chemical properties. The team published their findings in the journal Nature Communications<em>Nature Communications</em> is a peer-reviewed, open-access, multidisciplinary, scientific journal published by Nature Portfolio. It covers the natural sciences, including physics, biology, chemistry, medicine, and earth sciences. It began publishing in 2010 and has editorial offices in London, Berlin, New York City, and Shanghai. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">네이처커뮤니케이션즈.

“Our work could lead to new opportunities in a wide range of applications, such as semiconductorsSemiconductors are a type of material that has electrical conductivity between that of a conductor (such as copper) and an insulator (such as rubber). Semiconductors are used in a wide range of electronic devices, including transistors, diodes, solar cells, and integrated circuits. The electrical conductivity of a semiconductor can be controlled by adding impurities to the material through a process called doping. Silicon is the most widely used material for semiconductor devices, but other materials such as gallium arsenide and indium phosphide are also used in certain applications." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">반도체, 광전 변환 장치, 배터리 및 촉매”라고 통합 세포 재료 과학 연구소(iCeMS)의 그룹 리더인 Aiko Fukazawa는 말합니다.

버크민스터풀러렌(또는 간단히 '버키볼')은 60개의 탄소 원자가 결합되어 구형을 형성하는 분자입니다. 유명한 건축가 버크민스터 풀러(Buckminster Fuller)가 설계한 측지 돔과 구조적 유사성 때문에 이름이 붙여졌으며, 그 독특한 구조는 지속적으로 과학자들의 관심을 끌었습니다. 벅민스터풀러렌과 탄소 원자 수가 다른 관련 구형 탄소 클러스터는 풀러의 성(姓)을 따서 구어체로 풀러렌으로 알려져 있습니다. 가장 흥미로운 특징 중 하나는 환원이라고 알려진 과정인 전자를 수용하는 능력입니다. 전자를 수용하는 특성으로 인해 풀러렌 및 그 파생물은 유기 박막 트랜지스터 및 유기 광전지의 전자 수송 재료로 광범위하게 연구되었습니다. 그럼에도 불구하고 풀러렌은 여러 전자를 수용하는 견고성으로 인해 다른 기존 유기 전자 수용체와 비교할 때 변칙적인 종류의 재료입니다.

이론 화학자들은 풀러렌의 전자 수용 능력 뒤에 있을 수 있는 세 가지 가능한 요인, 즉 전체 분자의 높은 대칭성, 피라미드형으로 배열된 결합을 가진 탄소 원자, 6원 고리에 분포된 오각형 하위 구조의 존재를 제안했습니다.

교토팀은 오각형 고리의 영향에 주목했습니다. 그들은 편평한 풀러렌 조각을 설계하고 합성했으며, 이 분자가 분해되지 않고 구조의 5원 고리 수와 동일한 수의 전자를 수용할 수 있음을 실험적으로 확인했습니다.

Fukazawa는 “이 놀라운 발견은 안정적인 다중 전자 수용 시스템을 생성하기 위한 오각형 하부 구조의 중요한 중요성을 강조합니다.”라고 말했습니다.