Понятие о химической связи хорошо знакомо всем по химии. Оно настолько фундаментально проработано, что любая информация, которая меняет наши представления о химическом связывании, является сенсацией. Известно, что длины химических связей являются относительно постоянными и их значительное удлинение всегда сопровождается распадом молекулы. Сотрудники кафедры органической химии и технологии органических веществ ХТФ к.х.н., с.н.с. П.О.Гунченко и м.н.с. Л.В.Черниш с участием студентки Е.Ю.Тихончук под руководством д.х.н., проф. А.А.Фокина, в сотрудничестве с университетами Гисена (Германия) и Стэнфорда (США) бросили вызов природе. Используя в качестве исходных соединений так называемые диамондоиды (углеводороды нанометровых размеров, воспроизводящие фрагменты структуры природного алмаза и добываются из нефти), они синтезировали молекулы, которые содержат аномально удлиненные связи.
Новый мировой рекорд длины для углеродной связи С-С в настоящее время составляет 1,704 Ао (против обычных 1,540 Ао). Удивительно, что, несмотря на рекордную длину связи, синтезированные соединения являются стабильными даже при повышенных температурах. Результат оказался настолько неожиданным, что возникла необходимость провести отдельное исследование причин такой аномальной стабильности и это привело к фундаментальному открытию.
Раньше считали, что существуют два различных типа взаимодействия между атомами: слабые межмолекулярные (силы Ван-дер-Ваальса) и сильные межатомные взаимодействия, которые относили к химическому связыванию. Оказалось, что полученные в КПИ соединения со сверх длинными связями стабилизированные не только за счет традиционных сил, но и за счет слабых Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий. На рисунке приведен пример молекулы с собственными поверхностями Ван-дер-Ваальса вокруг сверхдлинной связи.
Таким образом, впервые в мире экспериментально установлено, что слабые Ван-дер-Ваальсовые силы могут оказать решающее влияние на стабилизацию индивидуальных молекул. Это открывает перспективы создания материала, в котором сильные связывания будут равны по интенсивности многочисленным слабым связываниям и который будет находиться на границе между индивидуальной молекулой и наноматериалом. Полученные результаты оказались настолько важными, что были опубликованы в наиболее авторитетном научном журнале Nature (2011, т. 477 с.308-311). Стоит заметить, что это первая работа украинских химиков, опубликованная в этом журнале.
И.М.Астрелин, декан ХТФ, д.т.н., проф.