Albert Einstein construiu equações da relatividade geral adotando a geometria de Riemann. Além do papel fundamental que desempenhou na matemática e na física, a geometria de Riemann forneceu previsões para as propriedades dos materiais de carbono curvos. No entanto, a síntese de materiais de carbono tão complicados com superfícies de Riemann continua sendo um grande desafio.
Em um estudo publicado na Nature Communications , uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Du Pingwu da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências, relatou a síntese de um material nanografene carbono nanosolenoide (CNS) com extensão π. O material consistia em planos espirais contínuos de grafeno, como era típico da superfície de Riemann. O SNC apresentou fotoluminescência especial e propriedades magnéticas.

Para obter o material, os pesquisadores primeiro sintetizaram o precursor de polifenileno (P1) através de um acoplamento de Suzuki mediado por Pd e, em seguida, conduziram uma reação de Scholl como a etapa de ciclodesidrogenação. Eles confirmaram a existência de CNS identificando mudanças no espectro de ressonância magnética nuclear de estado sólido (RMN) e infravermelho de transformada de Fourier (FT-IR) entre P1 e CNS.

Devido à sua conjugação π estendida, CNS exibiu banda de emissão desviada para o vermelho em comparação com P1. Os tempos de vida de P1 e CNS também diferem conforme medido pela técnica de fotoluminescência resolvida no tempo (TRPL), indicando a influência da grande conjugação π no SNC.

O TEM convencional, devido à sua alta produção de energia, causaria danos estruturais ao SNC. Assim, os pesquisadores adotaram uma microscopia eletrônica de transmissão de varredura de contraste de fase diferencial integrada de baixa dose (iDPC-STEM) e observaram a hélice do SNC de fita simples. O passo helicoidal observado e a largura corresponderam bem ao cálculo.

Os pesquisadores então estudaram as propriedades magnéticas e eletrônicas do SNC. Conforme demonstrado pela espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), um grande número de radicalóides existia no SNC à temperatura ambiente. A magnetometria do dispositivo de interferência quântica supercondutora (SQUID) indicou um efeito de memória de magnetização abaixo de 150 K. Além disso, uma grande histerese térmica pode ser observada abaixo de 10 K como resultado da quebra de elétrons π devido à estrutura helicoidal.

Este trabalho introduziu uma abordagem sintética fácil de CNS com superfícies de Riemann e tornou possível estudar as novas propriedades físicas de tais materiais. + Explorar mais

Síntese e propriedades do nanografeno em forma de asa