由京都大學化學研究所村田康二郎教授領導的一個研究小組宣布,他們成功地觀察到了被困在 C70 中的水分子的行為,C70 是一種碳原子以球形結合的富勒烯。據說,闡明水的基本物理性質並為控制富勒烯CXNUMX的物理性質鋪平了道路。

 到目前為止,幾乎沒有觀察到單個水分子或二聚體,其中兩個分子以“裸水分子”狀態鍵合而沒有外部氫鍵。另一方面,具有碳原子鍵合為球形的中空空間的富勒烯,據說在含有金屬和分子時具有與空富勒烯不同的物理特性。

 此次,課題組通過在富勒烯C70中構建開口,插入水分子,再次閉合開口,成功合成了含有水分子的富勒烯C70。該小組已經成功將單分子水包裹在富勒烯C60中,但與完全球形的C60相比,由70個碳原子組成的橄欖球形C70內部空間更大,只是水。不僅是分子,還有二聚體。

 對合成的小分子包合物C70的分析表明,由於沒有氫鍵,一個水分子在內部快速上下移動,而在二聚體中,分子之間存在的氫鍵被裂解並再生,結果證明是快速重複的。世界上第一次從外部獲得了無氫鍵的水分子二聚體,為進一步闡明與生命最密切相關的水的行為提供了可能。

 有了這一成果,將有可能通過實現C70中水分子以外的物質的單原子狀態來闡明新的物理性質並改變C70的性質。未來有望提高有機薄膜太陽能電池的性能,開發生物活性材料,並將其應用於探測分子以闡明生物現象。

京都大學

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