Valencià:
La modificació química dels nanotubs de carboni constitueix el pas més crític per a poder millorar les seues propietats. Els processos de modificació de nanotubs es poden realitzar a través d'una modificació covalent, o una funcionalització supramolecular de la seua superfície. Aquests materials modificats tenen aplicacions en, per exemple, l'obtenció de sensors òptics i dispositius electrònics. Una forma alternativa de modificar les propietats dels nanotubs és l'obtenció de nanotubs enllaçats mecànicament (MINTs, segons les seues sigles en anglès). Aquesta tècnica, desenvolupada durant els últims anys pel Dr. Emilio Pérez, permet el disseny de productes amb una estabilitat similar als nanotubs modificats covalentment, però amb l'avantatge que es preserva l'estructura original dels tubs. Algunes de les aplicacions dels MINTs es poden trobar en l'obtenció de polímers reforçats, en el camp de la catàlisi o la fabricació de bits quàntics o qubits.
Recentment, un grup d'investigadors liderat per Emilio M. Pérez (Grup de Química de Materials de Baixes Dimensions d'IMDEA Nanociència) i Eduardo Peris (Grup de Química Organometál·lica i Catàlisi Homogènia de l'Institut de Materials Avançats de la Universitat Jaume I) ha fet un important pas més en la síntesi de MINTs en preparar aquest tipus d'estructures combinant nanotubs de carboni amb una estructura metalocíclica. L'estructura metalocíclica utilitzada en aquest treball conté quatre àtoms de pal·ladi units per quatre lligands orgànics, la qual cosa genera un compost amb una estructura la geometria de la qual s'assembla a un quadrat en què els àtoms de pal·ladi ocupen els vèrtexs. El nou MINT està format per un nanotub que travessa la cavitat formada per l'estructura metalocíclica. La presència d'àtoms metàl·lics envoltant l'estructura del nanotub introdueix una nova dimensió en l'estructura del material resultant. Per exemple, el centre metàl·lic pot millorar les propietats fotoelectroquímiques dels MINT i pot ajudar a trobar noves aplicacions.
A l'hora de preparar els MINTs amb complexos de coordinació, els investigadors van trobar que la formació d'aquestes estructures és molt sensible a la complementarietat entre la grandària de la cavitat del macrocicle i el diàmetre del nanotub de carboni. Només quan la grandària i la forma de la cavitat del metalocicle són correctes, la formació del MINT té lloc. Els investigadors van utilitzar dues estratègies per a la formació dels MINTs. D'una banda, aquests es poden construir mitjançant l'autoassemblatge de metalocicles al voltant de la superfície del nanotub de carboni. D'altra banda, el nanotub de carboni es pot encapsular en la cavitat del metalocicle preformat, la qual cosa es podria assemblar a l'enfilat de fil de cosir en el forat d'una agulla.
Els resultats exemplifiquen com el control direccional de les geometries de coordinació es pot utilitzar per a la preparació d'estructures autoassemblades més enllà del nivell molecular. «Creiem que el nostre treball obri un nou camp d'oportunitats per als MINTs», diu el professor Pérez.
Aquest treball és una col·laboració entre investigadors de l'Institut de Materials Avançats de la Universitat Jaume I de Castelló, la Universitat Complutense de Madrid i l'Institut Madrileny d'Estudis Avançats en Nanociència, i ha sigut cofinançat pel Premi Centre d'Excel·lència Severo Ochoa a IMDEA Nanociència. La publicació ha sigut dedicada a Sir J. Fraser Stoddart amb motiu del seu 80 aniversari. L'article ha sigut inclòs en la col·lecció Hot topic: Carbon, Graphite and Graphene pels editors per la seua importància en un camp en ràpida evolució d'alt interès actual.

Referència:
Alejandro López-Moreno, Susana Ibáñez, Sara Moreno-Da Silva, Luisa Ruiz-González, Natalia Martín Sabanés, Eduardo Peris, and Emilio M. Pérez. Single-Walled Carbon Nanotubes Encapsulated within Metallacycles. Angew. Chem. Int. Ed. 2022.
DOI: 10.1002/anie.202208189
Informació redactada per l'Oficina de Comunicació d'IMDEA Nanociència
Encapsulació de nanotubs de carboni dins d'una molècula cíclica basada en el metall pal·ladi. Imatge: Angewandte Chemie.

Español:
La modificación química de los nanotubos de carbono constituye el paso más crítico para poder mejorar sus propiedades. Los procesos de modificación de nanotubos se pueden realizar a través de una modificación covalente, o una funcionalización supramolecular de su superficie. Estos materiales modificados tienen aplicaciones en, por ejemplo, la obtención de sensores ópticos y dispositivos electrónicos. Una forma alternativa de modificar las propiedades de los nanotubos es la obtención de nanotubos enlazados mecánicamente (MINTs, según sus siglas en inglés). Esta técnica, desarrollada durante los últimos años por el Dr. Emilio Pérez, permite el diseño de productos con una estabilidad similar a los nanotubos modificados covalentemente, pero con la ventaja de que se preserva la estructura original de los tubos. Algunas de las aplicaciones de los MINTs se pueden encontrar en la obtención de polímeros reforzados, en el campo de la catálisis o la fabricación de bits cuánticos o qubits.
Recientemente, un grupo de investigadores liderado por Emilio M. Pérez (Grupo de Química de Materiales de Bajas Dimensiones de IMDEA Nanociencia) y Eduardo Peris (Grupo de Química Organometálica y Catálisis Homogénea del Instituto de Materiales Avanzados de la Universitat Jaume I) ha dado un importante paso más en la síntesis de MINTs al preparar este tipo de estructuras combinando nanotubos de carbono con una estructura metalocíclica. La estructura metalocíclica utilizada en este trabajo contiene cuatro átomos de paladio unidos por cuatro ligandos orgánicos, lo cual genera un compuesto con una estructura cuya geometría se asemeja a un cuadrado en la que los átomos de paladio ocupan los vértices. El nuevo MINT está formado por un nanotubo que atraviesa la cavidad formada por la estructura metalocíclica. La presencia de átomos metálicos rodeando la estructura del nanotubo introduce una nueva dimensión en la estructura del material resultante. Por ejemplo, el centro metálico puede mejorar las propiedades fotoelectroquímicas de los MINT y puede ayudar a encontrar nuevas aplicaciones.
A la hora de preparar los MINTs con complejos de coordinación, los investigadores encontraron que la formación de estas estructuras es muy sensible a la complementariedad entre el tamaño de la cavidad del macrociclo y el diámetro del nanotubo de carbono. Sólo cuando el tamaño y la forma de la cavidad del metalociclo son correctas, la formación del MINT tiene lugar. Los investigadores utilizaron dos estrategias para la formación de los MINTs. Por un lado, éstos se pueden construir mediante el autoensamblaje de metalociclos alrededor de la superficie del nanotubo de carbono. Por otro lado, el nanotubo de carbono se puede encapsular en la cavidad del metalociclo preformado, lo que se podría asemejar al enhebrado de hilo de coser en el agujero de una aguja.
Los resultados ejemplifican cómo el control direccional de las geometrías de coordinación se puede utilizar para la preparación de estructuras autoensambladas más allá del nivel molecular. «Creemos que nuestro trabajo abre un nuevo campo de oportunidades para los MINTs», dice el profesor Pérez.
Este trabajo es una colaboración entre investigadores del Instituto de Materiales Avanzados de la Universitat Jaume I de Castelló, la Universidad Complutense de Madrid y el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia, y ha sido cofinanciado por el Premio Centro de Excelencia Severo Ochoa en IMDEA Nanociencia. La publicación ha sido dedicada a Sir J. Fraser Stoddart con motivo de su 80 cumpleaños. El artículo ha sido incluido en la colección Hot topic: Carbon, Graphite and Graphene por los editores de por su importancia en un campo en rápida evolución de alto interés actual.

Referencia:
Alejandro López-Moreno, Susana Ibáñez, Sara Moreno-Da Silva, Luisa Ruiz-González, Natalia Martín Sabanés, Eduardo Peris, and Emilio M. Pérez. Single-Walled Carbon Nanotubes Encapsulated within Metallacycles. Angew. Chem. Int. Ed. 2022.
DOI: 10.1002/anie.202208189
Información redactada por la Oficina de Comunicación de IMDEA Nanociencia
Encapsulación de nanotubos de carbono dentro de una molécula cíclica basada en el metal paladio. Imagen: Angewandte Chemie.