Studi menyajikan struktur nano yang mengatur diri sendiri dengan sifat konduktif

Tim peneliti Jepang-Jerman mensintesis nanobelts / analisis yang dilihat thiophene mengungkapkan struktur dan perilaku molekul
Dalam pencarian bahan yang bermanfaat, ada baiknya melihat lebih dekat pada struktur terkecil: bahan dalam skala nano terkadang memiliki sifat unik, misalnya dalam hal konduktivitas listrik. Ini termasuk nanokarbon seperti bola C60 molekul, nanotube dan graphene dua dimensi. Pertimbangan teoritis juga memprediksi sifat menarik untuk senyawa berbentuk sabuk yang terbuat dari cincin karbon. Misalnya, mereka dapat digunakan sebagai komponen optoelektronik atau dalam “bahan penyembuhan diri” yang molekulnya merakit diri menjadi struktur reguler. Tim peneliti Jepang-Jerman, termasuk para ilmuwan dari Organik-Chemistry Institute dan Institute of Physics di University of Münster, kini telah menyiapkan dan menganalisis karbon nanobelts tersebut.
Nanobelts pada dirinya sendiri telah sering disintesis, tetapi nanobelts baru mengandung tiofena, senyawa berbentuk cincin yang terdiri dari empat atom karbon dan satu atom belerang, untuk pertama kalinya. “Bahan berbasis tiofena digunakan sebagai semikonduktor, antara lain. Kami sekarang telah menunjukkan bahwa tiofena dapat diintegrasikan ke dalam nanobelts,” menekankan ahli kimia Münster Prof Bart Jan Ravoo. Meskipun nanobelt belum diterapkan, “setiap sintesis yang sukses membawa kita lebih dekat ke tujuan memproduksi senyawa untuk komponen optoelektronik yang disesuaikan.”
Molekul yang terbentuk bermuatan netral tetapi sangat terpolarisasi, karena semua atom sulfur berada di sisi sabuk yang sama. Hal ini menyebabkan molekul menarik satu sama lain dengan sangat kuat dalam senyawa kristal dan menumpuk dalam bentuk kolom, membuatnya ideal untuk menciptakan struktur besar yang dipesan pada permukaan. “Hasil pada emas dan tembaga sangat berbeda,” kata fisikawan Dr Harry Mönig. “Pada permukaan emas, molekul -molekul berkumpul di tepi langkah atom, dengan atom belerang mengarah ke permukaan. Pada tembaga, sebaliknya, molekul -molekul berkumpul di pulau -pulau besar di bidang kristal datar. Dalam hal ini, atom belerang menjauh dari atom -atom belerang yang menjauh dari permukaannya. ”

Sintesis ini dilakukan di University of Nagoya (Jepang), mulai dari senyawa yang sudah diketahui hanya dalam satu langkah dan dalam hasil yang sangat tinggi. Dimungkinkan oleh “Kelompok Pelatihan Penelitian Internasional Münster-Nagoya” (IRTG 2678), program pertukaran Jepang-Jerman, keahlian Münster di bidang kimia permukaan dimanfaatkan dengan baik: untuk pertama kalinya, tim berhasil menguap dalam Molekul untuk menganalisisnya bebas pelarut di permukaan. Tim Münster menyelidiki perilaku adsorpsi molekul pada berbagai permukaan logam menggunakan pemindaian mikroskop tunneling. Dengan melakukan hal itu, mereka mengungkapkan struktur dalam kisaran sub-molekul dan menunjukkan interaksi mana yang antara molekul atau antara molekul dan permukaan masing-masing ikut bermain. Studi eksperimental dilengkapi dengan simulasi teoritis.
Masyarakat Jepang untuk Promosi Sains, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Sains dan Teknologi di Jepang dan Yayasan Penelitian Jerman mendukung pekerjaan secara finansial.

Publikasi asli
Hiroki Shudo et al. (2025): Sabuk aromatik yang diisi thiophe. Komunikasi Alam 16, 1075; Doi: 10.1038/s41467-025-55896-w