Za rozpustností fullerenu stojí speciální vazba

Bílé místo týkající se reakce fullerenu a piperidinu, v němž se nanomateriál rozpouští, popsali vědci z CATRIN, ÚOCHB a VŠB-TUO. Ve dvou článcích v prestižních časopisech JACS a Angewandte Chemie studovali na základě teoretických výpočtů i experimentů  reakce mezi sekundárními aminy (piperidin) a fullerenem s obsahem 60 atomů uhlíků. Probíhá-li reakce bez přítomnosti kyslíku, dojde ke tvorbě komplexu s N→C dativní vazbou, zatímco za přítomnosti kyslíku reakce pokračuje až ke tvorbě produktů adiční reakce.  Elektronická struktura komplexů s dativní vazbou a produktů adiční reakce se zásadně liší. Poznatky mohou přispět k dalšímu uplatnění nanomateriálu například při skladování energie.

Fulleren je první objevený nanomateriál, který otevřel cestu k nanotechnologiím. Za objev a studium vlastností fullerenů byla v roce 1996 udělena Nobelova cena za chemii.  Vzhledem k unikátním vlastnostem patří fulleren k intenzivně studovaným materiálům. Jeho širšímu uplatnění však stále brání poměrně malá rozpustnost. Jedním ze známých rozpouštědel, které se dají u fullerenu úspěšně využít, je piperidin.

„Vědělo se, že fulleren je v něm rozpustný, ale nevědělo se proč. My jsme pomocí teoretických výpočtů a experimentálních metod zjistili, že se jedná o velmi specifickou vazbu, jejíž charakter ovlivňuje přítomnost kyslíku,“ uvedl teoretický chemik z ÚOCHB a VŠB-TUO Pavel Hobza.

Tyto poznatky jsou také velmi důležité pro aplikační využití fulerenu. „Jak je popsáno v obou publikovaných článcích, dosažené výsledky posouvají možnosti řízené funkcionalizace jednoho z nejznámějších nanomateriálů. Pochopení interakce fullerenu s organickými molekulami otevírá dveře pro uplatnitelnost fullerenu například v zařízeních pro ukládání energie,“ uvedl další z autorů Radek Zbořil z CATRIN a VŠB-TUO.

19. 8. 2021