分子手术针水在富勒烯二聚体笼

两个分子的水被困在富勒烯笼允许两个分子之间的氢键的形成被观察到。这是第一次,这种难以捉摸的二聚体的水已被隔离,可以打开氢键在水的基本研究方法。这种技术也可以用来研究对其他物种的相互作用在单分子水平,研究人员建议。

“单体和二聚体的水很少,”说安二郎村田日本京都大学,他领导了这项研究。“水分子想抓住另一个水分子二聚体,同时水二聚体解离成两个水分子。水二聚体也想抓住另一个水分子三聚物。这些过程后,气相中的水存在低聚物的混合物:单体和二聚体是罕见的。”

在过去,数量有限的单原子和分子被困在C₆₀富勒烯,包括稀有气体,氧化和水。日本村田公司的团队想看看他们能捕捉单个水分子的略大腔C_70年富勒烯。

他们使用一个“分子手术”方法剥开外壳的一部分的富勒烯通过有针对性的C = C的逐步乳沟债券的笼子里,创建一个足够大的水进入。然后他们暴露了破裂笼子水在高温和压力来迫使单个水分子进入笼子里,选择性修复前C = C债券陷阱。

该团队使用高效液相色谱法分离含有笼子从那些仍然是空的。令他们吃惊的是,他们发现有些笼子困单个水分子,正如预期的那样,别人抓获了两个水分子。“我们知道C的内部空间₆₀没有足够大的两个水分子,在这项研究之前我们也认为这是对C_70年说,日本村田公司。我们很惊讶地看到笼子里包含两个水分子被困。

停止在一个二聚体

核磁共振分析两个笼子里显示,水分子通过氢键相连,不断裂解和生成。该小组还发现,红外光谱为空的笼子里提供了不同的信号,包含一个水分子,包含两个水分子。

“在这项研究中我们已经阐明,可以放入一个C两种化学物质_70年说,日本村田公司。这可以扩展到其他物种,他认为,“我们可以研究这两个物种的化学反应在单分子水平的。该系统还允许单个水分子的研究没有任何氢键。

这个领域的其他专家感兴趣的新工作提供了可能性。每个笼子里变成了一个“nanolaboratory”,这两个水分子的相互作用可能在广泛的条件下,研究大约隔绝环境,”说马尔科姆·莱维特在英国南安普顿大学的。”这种材料可能是一个极好的操场分子间相互作用和氢键的测试模型,为研究量子限制效应,可能提供一个途径新类型的材料。

马丁·卓别林名誉教授在英国伦敦南岸大学的应用科学,说:“这水封闭和孤立的二聚体,一个两个分子之间的氢键,是一个迷人的和重要的产品。虽然水分子氢键有不同的结构与大气水二聚体由于C内的压缩他们的情况引起的_70年富勒烯。我相信这项工作将鼓励进一步的研究尽管合成复杂得多。”