p (Phys.org) - Depois de explorar por 25 anos, os cientistas resolveram a questão de como se forma a família icônica de moléculas de carbono enjauladas conhecidas como fulerenos. p Os resultados da Florida State University e do National Science Foundation, apoiado pelo National High Magnetic Field Laboratory, ou MagLab, em Tallahassee, Flórida, lançar luz fundamental sobre a automontagem de redes de carbono. As descobertas devem ter implicações importantes para a nanotecnologia de carbono e fornecer uma visão sobre a origem dos fulerenos espaciais, que são encontrados em todo o universo.

p Muitas pessoas conhecem a buckyball, também conhecido por cientistas como buckminsterfullerene, carbono 60 ou C ₆₀ , das capas de seus livros escolares de química. De fato, a molécula representa a imagem icônica da "química". Mas como essas são altamente simétricas, Em primeiro lugar, a formação de belas moléculas com propriedades fascinantes tem sido um mistério por um quarto de século. Apesar da investigação mundial desde a descoberta de 1985 de C ₆₀ , buckminsterfullerene e outro, moléculas não esféricas C60 - conhecidas coletivamente como fulerenos - guardaram seus segredos. Como? Eles nascem em condições altamente energéticas e crescem ultra-rápido, tornando-os difíceis de analisar.

p “A dificuldade com a formação do fulereno é que o processo termina literalmente em um piscar de olhos - é quase impossível ver como o truque mágico de seu crescimento foi realizado, ”Disse Paul Dunk, estudante de doutorado em química e bioquímica no estado da Flórida e principal autor do trabalho.

p No estudo, publicado no jornal revisado por pares Nature Communications , os cientistas descrevem sua abordagem engenhosa para testar como os fulerenos crescem.

p “Começamos com uma pasta de moléculas de fulereno pré-existentes misturadas com carbono e hélio, tiro com um laser, e em vez de destruir os fulerenos, ficamos surpresos ao descobrir que eles realmente cresceram, "eles escreveram. Os fulerenos foram capazes de absorver e incorporar carbono do gás circundante.

p Ao usar fulerenos que continham átomos de metais pesados ​​em seus centros, os cientistas mostraram que as gaiolas de carbono permaneceram fechadas durante todo o processo.

p “Se as gaiolas cresceram ao se abrirem, teríamos perdido os átomos de metal, mas eles sempre ficavam trancados dentro, Dunk notou.

p Os pesquisadores trabalharam com uma equipe de químicos MagLab usando o espectrômetro de massa de ressonância cíclotron de íon de transformada de Fourier de 9,4 tesla do laboratório para analisar as dezenas de espécies moleculares produzidas quando eles dispararam a pasta de fulereno com o laser. O instrumento funciona separando as moléculas de acordo com suas massas, permitindo aos pesquisadores identificar os tipos e números de átomos em cada molécula. O processo é usado para aplicações tão diversas como identificação de derramamentos de óleo, biomarcadores e estruturas de proteínas.

p Os resultados da pesquisa do fulereno serão importantes para a compreensão da formação do fulereno em ambientes extraterrestres. Relatórios recentes da NASA mostraram que os cristais de C ₆₀ estão em órbita em torno de sóis distantes. Isso sugere que os fulerenos podem ser mais comuns no universo do que se pensava anteriormente.

p “Os resultados do nosso estudo certamente serão extremamente valiosos para decifrar a formação do fulereno em ambientes extraterrestres, ”Disse Harry Kroto do Estado da Flórida, um ganhador do Prêmio Nobel pela descoberta de C ₆₀ e coautor do presente estudo.

p Os resultados também fornecem uma visão fundamental sobre a automontagem de outros nanomateriais de carbono tecnologicamente importantes, como nanotubos e o novo prodígio da família do carbono, grafeno.