Nel mondo della chimica dei materiali, la creazione di nuove forme di carbonio è una delle sfide più affascinanti. Gli allotropi del carbonio includono già diamante, grafite e fullereni, ma nascondono ancora segreti che potrebbero rivoluzionare la scienza dei materiali. Un team internazionale guidato dall’Università di Oxford ha compiuto un passo importante, riuscendo per la prima volta a sintetizzare un ciclocarbonio abbastanza stabile da essere studiato in laboratorio in condizioni standard.
Una molecola intrappolata per rimanere stabile
La molecola protagonista è il ciclo\[48]carbonio, un anello formato da 48 atomi di carbonio. La sua stabilità dipende da una particolare configurazione chiamata \[4]catenano, in cui l’anello di carbonio è letteralmente “infilato” attraverso tre macrocicli protettivi. Questa architettura funziona come un’armatura che lo protegge dal degrado e gli permette di mantenere la sua integrità.
La strategia dei ricercatori si è basata su tre punti: l’uso di macrocicli protettivi, la scelta di un ciclocarbonio grande per ridurre la tensione della struttura e lo sviluppo di condizioni di reazione molto delicate nella fase finale di sintesi, quella in cui la molecola precursore diventa il prodotto desiderato.
Un traguardo atteso da decenni
L’ultimo caso simile risale al 1990, quando furono sintetizzati i fullereni, aprendo una nuova era per la ricerca sui materiali carbonacei. Il Professor Harry Andersen ha raccontato come il progetto sia iniziato con ricerche preliminari tra il 2012 e il 2015, fino alla proposta del 2016. Per anni l’obiettivo sembrava irrealistico, ma oggi è diventato realtà.
La molecola è stata studiata con spettrometria di massa, risonanza magnetica nucleare, spettroscopia UV-visibile e Raman. L’analisi NMR del carbonio-13 ha mostrato un’unica risonanza intensa per tutti i 48 atomi, segno che si trovano in ambienti chimici equivalenti.
Prospettive per la ricerca futura
Questo ciclocarbonio rimane stabile in soluzione a 20°C per circa 92 ore, un traguardo notevole se confrontato con i precedenti tentativi, possibili solo in fase gassosa o a temperature molto basse.
Secondo il Dr. Yueze Gao, ottenere ciclocarboni stabili in provetta è un passo cruciale perché permetterà di studiarne reattività e proprietà in condizioni comuni di laboratorio. La collaborazione ha coinvolto anche ricercatori di Manchester, Bristol e del Central Laser Facility, supportata dalle strutture di spettroscopia NMR di Oxford. Il risultato dimostra come infrastrutture avanzate e cooperazione internazionale siano essenziali per raggiungere traguardi scientifici di questo livello.
