Anel de carbono puro é sintetizado pela primeira vez

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/08/2019

Visualização 3D do carbono-18, feita com um microscópio de força atômica.
[Imagem: IBM Research]

Ciclocarbono

Depois de inúmeras tentativas e igual número de desistências de várias equipes, Katharina Kaiser e colegas da IBM Research e da Universidade de Oxford conseguiram sintetizar a primeira molécula de carbono em formato de anel.

O ciclocarbono, ou carbono cíclico, é um anel composto de 18 átomos do elemento.

As análises iniciais do grupo indicam que as propriedades dessa molécula tornam-na um semicondutor, o que abriria várias possibilidades de uso no campo da eletrônica orgânica, a eletrônica feita com componentes à base de carbono.

A conexão desse C₁₈ cíclico ao grafeno é outra possibilidade, o que exigirá novos testes e desenvolvimentos, mas com enorme potencial de uso.

Moléculas de carbono puro

O ciclocarbono é uma nova forma de carbono puro, vindo juntar-se ao diamante, grafite, grafeno, nanotubos e aos fulerenos.

Embora estes últimos sejam moléculas 3D, em formato de esfera, ninguém havia conseguido fazer um anel de carbono porque, nesse caso, cada átomo liga-se a apenas outros dois. No diamante, os átomos de carbono formam pirâmides, ligando-se a quatro companheiros; nos padrões hexagonais do grafeno, cada um liga-se a outros três, o mesmo acontecendo no grafite, nos nanotubos de carbono e nas moléculas globulares dos fulerenos.

As teorias indicavam que o carbono também poderia formar ligações com apenas dois companheiros, permitindo criar nanofios e anéis de carbono, mas ninguém havia conseguido fazer isso na prática. No anel, cada átomo de carbono pode formar uma ligação dupla em cada lado, compartilhando dois elétrons, ou uma ligação tripla em um lado e uma ligação simples no outro.

Etapas do processo de sintetização da molécula de carbono-18.
[Imagem: Kaiser et al. - 10.1126/science.aay1914]

Como fazer um anel de carbono

A síntese do ciclocarbono começou com triângulos, com átomos de carbono unidos dois a dois e intercalados com átomos de oxigênio nas arestas, formando uma molécula C₂₄O₆. Manipulando os átomos com cuidado e paciência, usando a ponta de um microscópio de força atômica, Katharina finalmente conseguiu remover todos os oxigênios, restando então o ciclo[18]carbono, com ligações duplas e triplas alternadas entre os átomos.

Como só é possível fazer uma molécula de cada vez, e mediante um trabalhão tedioso, a equipe afirma que irá trabalhar em técnicas que permitam a produção do ciclocarbono em maiores quantidades, o que facilitará a caracterização detalhada da molécula.

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