夹心化合物是用作有机金属化学基本构件的特殊化合物。到目前为止，它们的结构始终是线性的。最近，卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和马尔堡大学的研究人员首次将堆叠的三明治复合物形成纳米尺寸的环。现在将进一步研究这些环茂结构的物理和其他性质。研究人员在《自然》杂志上报告了他们的发现。

三明治复合物大约在70年前开发出来，具有类似三明治的结构。两个扁平的芳香有机环(“面包片”)之间充满了单个中心金属原子。就像面包片一样，两个环都是平行排列的。添加更多层“面包”和“馅料”会产生三层或多层三明治。

“这些化合物是现代有机金属化学中最重要的配合物之一，”卡尔斯鲁厄理工学院无机化学研究所的PeterRoesky教授说。其中之一是高度稳定的二茂铁，它的“鼻祖”恩斯特·奥托·费舍尔和杰弗里·威尔金森因此荣获1973年诺贝尔化学奖。二茂铁由一个铁离子和两个五元芳香有机环组成。它用于合成、催化、电化学和高分子化学。

第一个纳米尺寸的环

一段时间以来，卡尔斯鲁厄理工学院和马尔堡大学的研究人员一直试图将三明治复合物排列成环形。“我们成功地生产了链条，但没有生产出环，”罗斯基说，他协调了两所大学三个团队的工作。“由于选择了正确的‘面包片’或有机中间层，我们现在首次成功地形成了纳米尺寸的环，”曼弗雷德·卡普斯教授说，他是该大学微观系统物理化学部门的负责人。KIT和马尔堡大学应用量子化学组组长FlorianWeigend教授。

新的纳米环由18个构建块组成，外径为3.8纳米。根据用作三明治“填充物”的金属，会产生橙色光致发光。研究人员将这种新化合物称为“环茂”。

纳米环自行结合在一起

三个工作组进行了精细的量子化学计算，以找出为什么分子可以排列成环状，而不再形成三明治复合物链。这些计算表明环形成的驱动力是环闭合获得的能量。

“我们最初的挑战是形成一个环。可以生产其他环尺寸吗?这种纳米结构是否具有不寻常的物理特性?这将是进一步研究的主题。但现在很明显，我们已经在我们的工具箱中添加了一个新的构建块有机金属化学。这太棒了，”罗斯基说。

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