Chemici breken een oude regel en maken een ring van tien koolstofatomen

Japanse onderzoekers zijn erin geslaagd om ringen van tien koolstofatomen te maken. Dat deden zij met een nieuwe kniptechniek. Ze hebben ook andere nieuwe moleculen gemaakt. Sommige daarvan kunnen misschien heel nuttig zijn.

Tot nu toe plakten chemici koolstofmoleculen aan elkaar langs de randen. Onderzoekers aan de Japanse Universiteit van Nagoya pakken het nu anders aan: zij knippen bindingen door aan de binnenkant van het molecuul en zetten die opnieuw in elkaar.

Zo bouwden ze een reeks nieuwe koolstofstructuren met vormen die niemand eerder gemaakt had, zo blijkt uit het onderzoek, dat gepubliceerd is in het vakblad Nature Communications. Er zit een molecuul bij in de vorm van een acht, een in de vorm van een badkuip, en een dat de vorm heeft van een dubbele helix.

In één van de structuren bouwden ze zelfs een ring van tien koolstofatomen. Zeshoeken zijn de norm en zevenhoeken en achthoeken bestaan. Dit is de eerste keer dat een tienhoekige ring in een groot spiegelbeeldig koolstofmolecuul zit.

Waarom de binnenkant lang verboden terrein was

De meeste van deze koolstofmoleculen zijn opgebouwd uit zeshoekige ringen. Koolstofatomen vormen die zeshoeken vanzelf, omdat de hoeken tussen hun verbindingen daar het beste bij passen.

Daarom bleef de binnenkant onaangeroerd. Ga je daar iets veranderen, dan komt het hele molecuul onder spanning te staan. Reacties zoeken dan liever de buitenrand op, zo vertellen de onderzoekers in een persbericht. Volgens hen is uit die ervaring de aanname gegroeid dat de binnenkant niet te bewerken valt. Dat bleek fout.

Linkshandig of rechtshandig

De nieuwe moleculen zijn spiegelbeeldig, zoals je linker- en rechterhand. Die twee vormen zien er identiek uit, maar je kunt ze niet over elkaar leggen.

Dat maakt een verschil. De ene versie van een molecuul kan bijvoorbeeld een levensreddend medicijn zijn, terwijl zijn spiegelbeeld giftig is. Je moet dus kunnen kiezen welke van de twee je maakt. Bij moleculen van dit formaat was dat volgens de onderzoekers pas twee keer eerder gelukt.

Leestip: Marsrover stuit op diverse mix van organische moleculen, mogelijke bouwstenen van leven

Licht dat draait

De moleculen doen ook onverwachte dingen. Ze produceren allemaal licht dat zich voortbeweegt in een spiraalvorm. Twee moleculen kunnen meerdere elektrische ladingen dragen zonder dat ze kapotgaan. Eén exemplaar kan temperaturen tot 280 graden Celsius aan. 

Het opvallendste is het dubbelehelixmolecuul. Dat bevat spiraalvormige gaatjes. Die gaatjes vangen koolstofdioxide op en laten het weer los.

Zo’n spiegelbeeldig poreus materiaal bestond nog niet. Het lijkt een beetje op de metaal-organische roosters waarvoor in 2025 de Nobelprijs voor Scheikunde werd uitgereikt. Die vangen CO2 uit de lucht en kunnen schadelijke stoffen zoals PFAS uit water filteren. 

Nog niet voor meteen

De moleculen kunnen dus van praktisch nut zijn. Ze kunnen misschien gassen opslaan of elektronica zuiniger maken.

Voorlopig blijft het bij dat woord ‘kunnen’. Wat hier gedemonstreerd is, zijn enkel moleculen met bijzondere eigenschappen. Er is nog lang geen werkend apparaat en geen installatie die CO2 uit de lucht haalt.

Wil je niets van Scientias missen? Voeg Scientias toe als voorkeursbron op Google dan zie je al onze verhalen!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: