Кольца из атомов углерода: как учёные собрали молекулу из 88 звеньев экспресс
На поверхности обычной поваренной соли вырастает кольцо из атомов углерода — как браслет, собранный звено за звеном. Только звенья здесь не металлические, а углеродные, и соединяет их не ювелир, а остриё сканирующего микроскопа. Физики научились плести такие браслеты длиной до 88 атомов и проверять, как они пропускают электричество.
Каждое кольцо — это молекула циклоуглерода. У неё нет боковых ветвей, только замкнутая цепочка атомов. Чтобы собрать большое кольцо, учёные сначала делали маленькие заготовки из 20 и 22 атомов, а потом сращивали их вместе тем же микроскопическим остриём. Получались кольца из 42, 44, 46, 66 и 88 атомов.
Разница между кольцами с числом атомов, кратным четырём (20, 44), и их соседями (22, 42) повторяется каждый раз, но с ростом размера становится всё слабее. У кольца из 88 атомов её уже почти не видно. Это значит, что очень большие углеродные кольца теряют ароматичность и ведут себя как обычные проводящие нити.
Такие молекулярные браслеты могут стать основой для проводов толщиной в один атом. Если научиться соединять их в цепочки и управлять током, появятся электронные схемы, собранные буквально из отдельных молекул.
Кольцо из 20 атомов углерода — самое маленькое из всех, что удалось собрать и измерить. Его диаметр меньше нанометра, это в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса.
В рассказе Теда Чана «Понимание» герой создаёт сверхтонкие структуры, манипулируя атомами, — примерно так же, как в этой работе собирают углеродные кольца.