Японские химики создали самую маленькую модель Сатурна и его колец

Японские химики смогли "уменьшить" Сатурн в несколько миллионов раз, создав его "копию" из молекулы фуллерена, наношара из 80 атомов углерода, и окружающего его углеводородного кольца, говорится в статье. 

"Стабильность подобных "сатурнов" говорит нам о том, что мы можем создавать аналогичные структуры внутри листов графена, используя не только фуллерены, но и другие сложные трехмерные молекулы. Они, как мы предполагаем, будут обладать интересными свойствами, которых нет у других функциональных материалов", — пишут Синчи Тойота (Shinji Toyota) из Технологического института Токио (Япония) и его коллеги.

Фуллерены — одна из форм существования углерода в виде простого вещества, ставшая "визитной карточкой" нанотехнологий. Эти молекулы могут применяться в самых разных областях — в качестве, например, наноразмерного усилителя в электронике, добавок при создании новых сплавов или основы для новой оптической техники.

В частности, фуллерены можно использовать для создания наноалмазов, способных выдержать "тройное" давление, царящее в ядре Земли, различных "вечных" смазок и прочих сверхпрочных материалов.

Как рассказывают Тойота и его коллеги, химики давно пытаются использовать фуллерены как компоненты других, более сложных и интересных молекул, внутри которых они могли бы свободно вращаться, перемещаться и совершать сложные действия. Подобные конструкции могли бы служить частью двигателей, шарниров и других движущихся конструкций наномашин.

Одна из таких структур, которую ученые называют "нано-Сатурном" – фуллерен, вставленный в крупную кольцеобразную молекулу — до настоящего времени оставалась неприступной для человека.

В лучшем случае, у химиков получалось обернуть очень "толстое" кольцо из углерода или углеводородов вокруг фуллерена, что делало его похожим на черную дыру с "бубликом" диска аккреции, а не на газовый гигант с очень тонким кольцом из перемолотой материи его спутников.

Японские решили эту проблему, вставив фуллерен не в увеличенную копию молекулы бензола или других ароматических углеводородов, а в своеобразный миниатюрный аналог звезды Давида, "лучи" которой состоят из множества бензольных колец, соединенных друг с другом в особой последовательности.

Если внутрь такой "звезды" попадает фуллерен, то он связывается с соседними углеводородными "звеньями" при помощи множества водородных связей, которые удерживают "планету" внутри ее кольца, но при этом не деформируют или разрушают его.

Как отмечают ученые, подобная структура будет обладать крайне необычными химическими и физическими свойствами из-за большого числа подобных связей и постоянных взаимодействий между "Сатурном" и его кольцом. Это позволит использовать подобные нано-планеты в качестве катализаторов и  компонентов материалов, избирательно взаимодействующих с различными компонентами окружающей среды.