Durante años, C130 Los tubos de fuller (moléculas formadas por 130 átomos de carbono) han existido sólo en teoría. Ahora, al frente de un equipo internacional de científicos, un estudiante de doctorado en física de la UdeM los ha mostrado con éxito en la vida real e incluso logró capturar algunos en una fotografía.
El descubrimiento, publicado por primera vez en línea en octubre pasado, fue realizado por Bourret como científico principal de un equipo interuniversitario que también incluía investigadores de la Universidad Purdue, Virginia Tech y el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee.
Un tubo más lleno es básicamente un conjunto de átomos de carbono dispuestos para formar una jaula tubular cerrada. Está relacionado con los fullerenos, moléculas que se representan como jaulas de hexágonos y pentágonos interconectados y vienen en una amplia variedad de tamaños y formas.
Por ejemplo, un C60 El fullereno está formado por 60 átomos de carbono y tiene forma de balón de fútbol. Es relativamente pequeño, esférico y muy abundante. C120 los fullerenos son menos comunes. Son más largos y tienen forma de tubo rematado en cada extremo con las dos mitades de un C60. fullereno.
El C130 tubo más completo (o C130 -D5h , su nombre científico completo) es más alargado que el C120 y aún más raro. Para aislarlo, Bourret y su equipo generaron un arco eléctrico entre dos electrodos de grafito para producir hollín que contiene moléculas de fullereno y tubo completo. Luego se calculó la estructura electrónica de estas moléculas utilizando la teoría funcional de la densidad (DFT).
"Basándose en los principios de la mecánica cuántica, la DFT nos permite calcular estructuras electrónicas y predecir las propiedades de una molécula utilizando las reglas fundamentales de la física", explicó el director de tesis de Bourret, el profesor de física de la UdeM, Michel Côté, investigador del Instituto Courtois de la universidad. /P>
Utilizando un software especial, Bourret pudo describir la estructura de la molécula C130:es un tubo con dos hemisferios en los extremos, lo que le da el aspecto de una cápsula microscópica. Mide poco menos de 2 nanómetros de largo por 1 nm de ancho.
"La estructura del tubo se compone básicamente de átomos dispuestos en hexágonos", afirma Bourret. "En los dos extremos, estos hexágonos están unidos por pentágonos, lo que les da su forma redondeada."
Bourret comenzó a realizar trabajos teóricos sobre tubos llenos en 2014 bajo la dirección de su entonces supervisor Jiri Patera, profesor de matemáticas de la UdeM. Después de que Patera falleciera en enero de 2022, Bourret se acercó a Côté, quien se convirtió en su nuevo supervisor.
Dos años antes, Bourret había leído un artículo del profesor Steven Stevenson de la Universidad Purdue de Fort Wayne, que describía el aislamiento experimental de ciertos tubos llenos, demostrando su existencia pero sin identificarlos a todos.
Bajo la dirección de Côté, Bourret se puso a trabajar para mejorar el conocimiento sobre el tema.
"Emmanuel tenía una sólida formación en matemáticas abstractas", recordó Bourret, "y añadió una dimensión interesante a mi grupo de investigación, que se centra en enfoques más computacionales".
"Es difícil decirlo en este momento, pero una posibilidad podría ser la producción de hidrógeno", afirmó Côté. "Actualmente, lo que se utiliza es un catalizador hecho de platino y rubidio, ambos raros y costosos. Reemplazándolos con estructuras de carbono como C130 permitiría producir hidrógeno de una manera 'más ecológica'."
Los hallazgos se publican en el Journal of the American Chemical Society. .
Más información: Emmanuel Bourret et al, Colosal C130 Fullertubes:Soluble [5,5] C130 -D5h (1) Moléculas prístinas con 70 nanotubos de carbono y dos tapas terminales de hemifullereno de 30 átomos, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2023). DOI:10.1021/jacs.3c09082
Información de la revista: Revista de la Sociedad Química Estadounidense
Proporcionado por la Universidad de Montreal
