Un grupo de investigadores de la Universidad de Nagoya, Japón, han desarrollado un nuevo método para sintetizar nanografenos de forma rápida y eficiente, un tipo de nanocarbono con gran potencial como material de próxima generación.

Los nanografenos son las estructuras parciales del grafeno, que es una hoja de átomos de carbono de alrededor de 3 nanómetros de espesor con un potencial particular para su uso en el desarrollo de semiconductores, tener movilidad de electrones varios cientos de veces mejor que los materiales de la generación actual. El grafeno se aisló por primera vez en 2004, un descubrimiento que recibió el Premio Nobel de Física 2010, convirtiéndolo en un material muy nuevo y actualmente objeto de una gran cantidad de investigación.

Con características magnéticas y eléctricas más allá de las del grafeno, Los nanografenos son igualmente de interés para los científicos en el campo de la investigación de nanocarbonos. El mayor obstáculo aunque emocionante, que enfrentan los investigadores es la gran cantidad de nanografenos potenciales. El número de estructuras de nanografeno potencialmente posibles aumenta con el número de anillos de benceno (6 átomos de carbono en una formación hexagonal) para formarlos. Por ejemplo, incluso un nanografeno de 10 anillos de benceno relativamente pequeño puede tener hasta 16, 000 variantes. Como cada nanografeno tiene diferentes características físicas, La clave para la investigación aplicada con nanografenos es identificar la relación entre la estructura y las características de tantos nanografenos como sea posible.

Por lo tanto, La tarea de los científicos es crear una biblioteca de nanografeno, que contiene datos sobre las propiedades de tantos nanografenos como sea posible. Sin embargo, el método actual de síntesis de nanografeno, conocida como reacción de acoplamiento, es un proceso de varios pasos que produce un solo nanografeno. Por lo tanto, para crear una biblioteca de 100 nanografeno, Deberían llevarse a cabo 100 reacciones de acoplamiento independientes. Incluso esto sería una empresa importante, haciendo prácticamente imposible la construcción de una biblioteca de nanografeno verdaderamente completa.

Para resolver este problema, el grupo de investigación de la Universidad de Nagoya, dirigido por el profesor Kenichiro Itami, han estado trabajando en la reacción de APEX, una reacción que utiliza hidrocarburos aromáticos policíclicos como plantillas para sintetizar nanografenos. Los hidrocarburos aromáticos policíclicos tienen tres áreas de su estructura, conocidas como región K, Región M y región de la bahía, que se pueden alargar en una reacción APEX, produciendo tres nanografenos. Estos nanografenos pueden luego alargarse aún más en una segunda reacción, lo que significa que se puede sintetizar una gran cantidad de nanografenos a partir de una única molécula de plantilla de hidrocarburo aromático policíclico.

Dado que el grupo del profesor Itami ya ha desarrollado la reacción APEX de la región K, y otro grupo de científicos lo hizo para la región de la bahía, dirigieron su atención a la región M. Activaron la región M usando la reacción de Diels-Alder, ganadora del Premio Nobel de 1950, y logró llevar a cabo una reacción de alargamiento en la región M activada, haciendo así que los tres posibles sitios de los hidrocarburos aromáticos policíclicos sean capaces de sintetizar nanografenos.

Los investigadores pudieron producir 13 nanografenos con tres reacciones APEX, siendo la mayoría de estas estructuras nunca antes vistas, probando así tanto la eficacia como la utilidad de este nuevo método.

Esta nueva y emocionante investigación y su potencial para acelerar la creación de bibliotecas de nanografeno es un paso hacia el desarrollo de la próxima generación de materiales. que tienen el potencial de revolucionar los semiconductores y la energía solar y mejorar las vidas en todo el mundo.