Искривление помогло нанографену раствориться в воде

Hsing-An Lin et al./ Angewandte Chemie, 2018
Химики из Японии и США получили искривленный нанографен, в котором в гексагональную структуру встраиваются дополнительные кольца, состоящие из 5 или 7 атомов углерода. За счет этого у нанографена сильно увеличивается растворимость в воде, что позволяет с помощью него убивать раковые клетки и получать люминесцентные изображения биологических объектов, пишут ученые в Angewandte Chemie.
Среди всех модификаций графена отдельный интерес представляет нанографен — небольшие участки графена, состоящие всего из пары десятков углеродных шестиугольников. Из-за того, что на краях нанографеновых молекул атомы углерода всегда связаны с различными органическими заместителями, такие структуры занимают промежуточное состояние между ароматическими органическими соединениями и одной из неорганических модификаций углерода (похожее положение и у молекул фуллерена, состоящих из относительно небольшого количества атомов углерода, связанных с помощью системы сопряженных двойных связей в единую структуру). Именно благодаря сочетанию возможности модификации органическими функциональными группами с некоторыми физическими свойствами, характерными для «большого» графена, нанографен перспективен, например, для изготовления элементов органических электронных устройств.
Основная проблема нанографена состоит в том, что при получении его из графита очень сложно контролировать точный органический состав молекул, а при синтезе из органических соединений образуются плоские частицы, которые склонны к агрегации и поэтому плохо растворяются в воде, образуя структуры в виде стопок. Именно низкая растворимость в воде, в частности, не дает использовать нанографен для биологических и медицинских приложений, в том числе для получения изображений биологических объектов, а также для фотодинамической или фототермической терапии при лечении раковых заболеваний.
Ученые надеются, что в будущем такой искривленный водорастворимый нанографен будет широко использоваться для биологических и медицинских применений, в частности для создания фоточувствительных сенсоров, для фотодинамической и фототермической терапии при лечении раковых заболеваний.
Именно наличие пятиугольных граней в усеченном икосаэдре делает возможным существование объемной молекулы фуллерена C60. Такую же геометрию имеет, например, футбольный мяч. Интересно, что на дорожных знаках в Великобритании для обозначения стадиона используют символ футбольного мяча, состоящего только из шестиугольников, который с точки зрения геометрии невозможен. А фуллерен состава C50, несмотря на слишком большое количество в своей структуре пятичленных циклов, обладает свойствами частичной ароматичности, которая делает молекулу устойчивой.
Александр Дубов