O estudo apresenta nanoestruturas auto-organizadas com propriedades condutivas

Síntese da equipe de pesquisa nipo-alemão

Na busca de materiais úteis, vale a pena examinar mais de perto as pequenas estruturas: os materiais da nanoescala às vezes têm propriedades únicas, por exemplo, em termos de condutividade elétrica. Estes incluem nanocarbonetos como o c esférico₆₀ molécula, nanotubos e grafeno bidimensional. As considerações teóricas também prevêem propriedades interessantes para compostos em forma de correia feitos de anéis de carbono. Por exemplo, eles podem ser usados ​​como componentes optoeletrônicos ou em “materiais de autocura” cujas moléculas se auto-montam em estruturas regulares. Uma equipe de pesquisa japonesa-alemã, incluindo cientistas do Instituto de Chema Organic e o Instituto de Física da Universidade de Münster, agora preparou e analisou esses nanobelts de carbono.

Os nanobelts por si só já foram sintetizados com frequência, mas os novos nanobelts contêm tiofeno, um composto em forma de anel que consiste em quatro átomos de carbono e um átomo de enxofre, pela primeira vez. “Os materiais à base de tiofeno são usados ​​como semicondutores, entre outras coisas. Agora mostramos que o tiofeno pode ser integrado aos nanobelts”, enfatiza o químico de Münster, Prof Bart Jan Ravoo. Embora os nanobelts ainda não tenham sido aplicados, “toda síntese bem -sucedida nos aproxima do objetivo de produzir compostos para componentes optoeletrônicos personalizados”.

As moléculas formadas são carregadas neutralmente, mas fortemente polarizadas, pois todos os átomos de enxofre estão do mesmo lado da correia. Isso faz com que as moléculas se atraam muito fortemente no composto de cristal e na forma em forma colunar, tornando -as ideais para criar estruturas grandes e ordenadas em superfícies. “Os resultados em ouro e cobre foram surpreendentemente diferentes”, diz o físico, Dr. Harry Mönig. “Em superfícies de ouro, as moléculas se reúnem nas bordas atômicas, com os átomos de enxofre apontando para a superfície. Em cobre, por contraste, as moléculas se reúnem em grandes ilhas nos planos de cristal planos. Nesse caso, os átomos de enxofre apontam de longe de a superfície. ”

A síntese foi realizada na Universidade de Nagoya (Japão), a partir de compostos já conhecidos em apenas uma etapa e com rendimentos muito altos. Possibilitado pelo “Grupo Internacional de Treinamento para Pesquisa Münster-Nagoya” (IRTG 2678), um programa de intercâmbio japonês-alemão, a experiência de Münster no campo da química da superfície foi usada: pela primeira vez, a equipe conseguiu evaporar o moléculas para analisá-las livres de solventes em superfícies. A equipe de Münster investigou o comportamento de adsorção das moléculas em várias superfícies metálicas usando microscopia de tunelamento de varredura. Ao fazer isso, eles revelaram a estrutura na faixa sub-molecular e mostraram quais interações entre as moléculas ou entre uma molécula e a respectiva superfície entram em jogo. Os estudos experimentais foram complementados por simulações teóricas.

A Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência, o Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia no Japão e a Fundação de Pesquisa Alemã apoiou o trabalho financeiramente.

Publicação original

Hiroki Shudo et al. (2025): Cintos aromáticos de tiofeas. Nature Communications 16, 1075; Doi: 10.1038/s41467-025-55896-w