Na základě teoretických výpočtů i experimentů studovali reakce mezi sekundárními aminy (piperidin) a fullerenem s obsahem 60 atomů uhlíků. Prokázali, že pokud reakce probíhá bez přítomnosti kyslíku, dojde k vytvoření komplexu s N→C dativní vazbou. Naopak za přítomnosti kyslíku reakce pokračuje až k tvorbě produktů adiční reakce. Výsledky vědci publikovali ve dvou článcích v prestižních časopisech JACS a Angewandte Chemie.
Fulleren je první objevený nanomateriál, který otevřel cestu k nanotechnologiím. Za objev a studium vlastností fullerenů byla v roce 1996 udělena Nobelova cena za chemii. Vzhledem k unikátním vlastnostem patří fulleren k intenzivně studovaným materiálům. Jeho širšímu uplatnění však stále brání poměrně malá rozpustnost. Jedním ze známých rozpouštědel, které se dají u fullerenu úspěšně využít, je piperidin.
„Vědělo se, že fulleren je v něm rozpustný, ale nevědělo se proč. My jsme pomocí teoretických výpočtů a experimentálních metod zjistili, že se jedná o velmi specifickou vazbu, jejíž charakter ovlivňuje přítomnost kyslíku,“ uvedl teoretický chemik Pavel Hobza, který vedle ÚOCHB působí i v centru IT4Innovations při VŠB-TUO.
Elektronická struktura komplexů s dativní vazbou a produktů adiční reakce se zásadně liší. Zjištěné poznatky mohou přispět k dalšímu využití nanomateriálu.
„Jak je popsáno v obou publikovaných článcích, dosažené výsledky posouvají možnosti řízené funkcionalizace jednoho z nejznámějších nanomateriálů. Pochopení interakce fullerenu s organickými molekulami otevírá dveře pro uplatnitelnost fullerenu například v zařízeních pro ukládání energie,“ uvedl další z autorů Radek Zbořil z CATRIN a Centra nanotechnologií VŠB-TUO, které je součástí Centra energetických a environmentálních technologií.
Text: Martina Šaradínová, PR specialista pro VaV
Foto: Martin Pykal, CATRIN