Terwijl 's werelds beste wintersporters zich voorbereidden om de piste op te gaan, ijsbanen en tracks voor de Olympische Winterspelen van 2018, Onderzoekers van de Florida State University waren hard aan het werk om zelf een gouden medaille te ontdekken.

Meer dan 7, 000 mijl verwijderd van de besneeuwde toppen van PyeongChang, wetenschappers van de afdeling Scheikunde en Biochemie van de FSU hebben een nieuwe strategie ontgrendeld voor het synthetiseren van een zeer veelzijdig molecuul genaamd olympiceen - een verbinding van koolstof- en waterstofatomen genoemd naar zijn vertrouwde vorm.

"Een olympiceen is een molecuul dat bestaat uit vijf ringen die lijken op de vorm van de beroemde Olympische ringen, "Zei Cottrell Family Professor of Chemistry and Biochemistry Igor Alabugin. "Dit nieuwe proces voor het synthetiseren van deze moleculen biedt een uniek hulpmiddel voor de voorbereiding van structureel nauwkeurige koolstofrijke nanostructuren."

De bevindingen van het team werden gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie .

Olympicenes zijn als de tienkampers van moleculen op nanoschaal. Hun scala aan potentiële toepassingen omvat geavanceerde sensoren, informatie en energieopslag, zonnecellen en hightech leds.

Het eerste olympiceenmolecuul werd onthuld door Britse chemici in afwachting van de Olympische Spelen van 2012 in Londen. Tot nu, het synthetiseren van deze unieke structuren was alleen mogelijk via een moeizaam en intensief proces van zeven stappen, grotendeels gebaseerd op chemie die teruggaat tot de jaren zestig.

In de nieuwe techniek van het FSU-team, een extra zeshoekige ring van koolstofatomen wordt in twee snelle stappen aan de zigzagrand van een bestaand koolstofrijk molecuul gefuseerd.

Denk aan ploeterende langlaufers versus behendige schaatsers.

"Ons succes bij het ontwikkelen van deze strategie stelde ons in staat om een ​​synthese in twee stappen te bereiken die veel korter is dan de eerder gerapporteerde route, hoewel beide methoden hetzelfde uitgangsmateriaal gebruikten, ' zei Alabugin.

Het is de relatie van olympiceen tot grafeen - een tweedimensionaal, enkellaags rooster van koolstofatomen - dat kan de meeste belofte inhouden voor deze herkenbaar gevormde moleculen. Grafeen is een wereldberoemd materiaal met echt Olympische eigenschappen:het is een efficiënte geleider van elektriciteit en warmte, het is bijna volledig transparant en, 200 keer sterker dan staal, het is het machtigste materiaal dat ooit is getest.

Kort nadat de olympicenen met succes waren gesynthetiseerd, onderzoekers herkenden de belangrijke connectie die ze deelden met grafeen. Nutsvoorzieningen, met hun nieuwe strategie voor versnelde olympiceensynthese, Alabugin en zijn team hebben misschien een manier onthuld om de productie van wat sommigen een 'wondermateriaal' noemen, beter te vergemakkelijken.

"Onze aanpak stelt chemici in staat om een ​​verscheidenheid aan olympicenen te synthetiseren die kunnen dienen als opstapjes voor de voorbereiding van nauwkeurig gevormde en gefunctionaliseerde grafeensubstructuren, ' zei Alabugin.

Ter ere van de Olympische Spelen van dit jaar, doopte het team het product van hun innovatieve synthesestrategie "Ph-olympiceen, "—de "P" weerspiegelt zowel de fenylgroep die cruciaal is voor de synthese van het molecuul als een subtiele knipoog naar de gaststad PyeongChang.

Alabugin zei dat hij de timing van de ontdekking van zijn team als een zeldzame, geluksmoment van wetenschappelijke serendipiteit.

"De exacte tijdlijn voor het ontwerpen, ontdekken en vervolgens laten beoordelen door collega's is nooit zeker, " zei hij. "Het is inderdaad een gelukkig toeval dat deze nieuwe synthese van olympiceen net op tijd voor de Olympische Winterspelen wordt gepubliceerd."