De 18-ring vastgelegd met behulp van een atoomkrachtmicroscoop (afb: IBM Research)
Koolstof is een bijzonder geduldig element, dat zich in tal van verschijnings-vormen manifesteert: grafiet, diamant, grafeen, koolstofbuisjes en fullerenen. In de natuur komen ringvormige koolstof verbindingen voor zoals benzeen (zesring), maar er waren nog wat scheikundigen die dat niet genoeg vonden en ze ‘bakten’ een 18-ring, cyclokoolstof genoemd. Het staat me niet helder voor ogen wat we daarmee aan moeten.
“Je maakt niet iedere dag een nieuwe vorm van koolstof”, zegt scheikundige Rik Tykwinski van de universiteit van Alberta in Edmonton (Can), die overigens niet bij het onderzoek betrokken was. Cyclokoolstof schijnt onder scheikundigen al lang een ‘zekerheid’ te zijn geweest. Tykwinski had zelfs een weddenschap afgesloten en kan nu een fles whisky opentrekken.
De klus is geklaard door Katharina Kaiser van IBM Research in Zürich. Zij en haar medeonderzoeksters begonnen met cyclokoolstofoxide. Daarvan moeten de koolmonoxidegroepen worden afgeplukt om cyclokoolstof te krijgen. Die CO-groepen dienen de stabiliteit van de verbinding en die er afhalen schijnt niet eenvoudig te zijn (ja logisch, anders had iedereen het gekund). De onderzoeksters gebruikten daarvoor een atoomkrachtmicroscoop (niet alleen microscoop maar ook microgereedschap).
De kale ring legden de onderzoekers vast met behulp van een microscoop (de atoomkrachtversie maar nu als vergroter). Zoals te verwachten was/is, is cyclokoolstof geen lang leven beschoren. De ringverbinding reageert makkelijk met van alles en nog wat. Om dat te voorkomen isoleerden de onderzoekers het nieuwe molecuul op een inerte (?) ondergrond van keukenzout (NaCl).
Al eerder zou de 18-ring zijn aangetoond (althans het vermoeden van) in een gas, maar die waarneming overtuigde niet. Bovendien is er aan een vermoedelijk aanwezige verbinding weinig te meten. Zo was niet bekend af de verbindingen tussen de koolstofatomen in de ring alle even lang waren of juist niet: dwz zeggen alleen dubbele bindingen tussen de koolstofatomen of, om en om, enkele en drievoudige. Dat laatste bleek het geval.
Nut
De vraag is natuurlijk wat het nut is van het synthetiseren van een onstabiele verbinding (anders dan allerlei andere vormen van koolstof). Dit onderzoek zou kunnen helpen bij het voorspellen van structuren van onbekende verbindingen. Daar zijn algoritmes voor, maar het is nog steeds de grote vraag wat die berekeningen opleveren. Dan is het aardig dat je een voorbeeld bij de hand hebt, stelt Yves Rubin van de universiteit van Californië in Los Angeles. Ik vraag me dan of of je die algoritmes niet kunt loslaten op verbindingen waarvan je wel de structuur kent. Dat zijn er vele en je hoeft ervoor geen CO-groepen van een ring af te plukken…
Voorlopig lijkt de synthese van de 18-ring meer iets als een meesterproef voor scheikundigen dan als het begin van een veelbelovende nieuwe vorm van koolstof. Leuk voor op je cv (als scheikundige)…
Bron: Science News