Na łamach prestiżowego czasopisma "Journal of the American Chemical Society" ukazała się praca "Three-Dimensional Fully π-Conjugated Macrocycles: When 3D-Aromatic and When 2D-Aromatic-in-3D?", której współautorem jest dr hab. Dariusz Szczepanik z Zespołu Termodynamiki i Dynamiki Reakcji Chemicznych Wydziału Chemii UJ. Artykuł powstał we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu w Gironie, Uniwersytetu Uppsala i Uniwersytetu w Gandawie.
Aromatyczność trójwymiarowa (3D) związków chemicznych stanowi uogólnienie znanej z podręczników koncepcji dwuwymiarowej (2D) aromatyczności cechującej płaskie pierścienie molekularne z układem skoniugowanych wiązań chemicznych zawierających 4n+2π-elektrony (tzw. reguła Hückla). Koncepcja 3D-aromatyczności jest szczególnie cenna w projektowaniu dużych i topologicznie skomplikowanych trójwymiarowych struktur chemicznych, które cechują wysoka stabilność termodynamiczna oraz unikalne właściwości magnetyczne i transportowe. Pomimo rosnącej popularności koncepcji 3D-aromatyczności zarówno wśród chemików teoretyków, jak i eksperymentatorów, dokładne kryteria jakościowe stanowiące warunek konieczny dla istnienia tego typu aromatyczności nie były znane.
W opublikowanej pracy dr hab. Dariusz Szczepanik wraz ze współpracownikami przeprowadził szereg analiz teoretycznych z wykorzystaniem nowoczesnych metod obliczeniowych, w tym opracowanej na Wydziale Chemii UJ tzw. metody gęstości elektronowej wiązań zdelokalizowanych, które po raz pierwszy pozwoliły określić, jakie cechy topologiczne i strukturalno-elektronowe muszą zostać spełnione, aby trójwymiarowe struktury chemiczne były 3D-aromatyczne. Dodatkowo naukowcy wykazali, że dotychczas zsyntezowane cząsteczki trójwymiarowe, u których podejrzewano istnienie 3D-aromatyczności, są w istocie stabilizowane termodynamicznie przez "zwykłą" 2D-aromatyczność.
Opublikowana praca przyciągnęła uwagę środowiska naukowego, a wywiad z autorami artykułu zostanie niebawem opublikowany w miesięczniku "Chemistry World Royal Chemical Society".
Badania nad 3D-aromatycznością zostały w części sfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu Sonata Bis 11 kierowanego przez dr. hab. Dariusza Szczepanika. Artykuł "Three-Dimensional Fully π-Conjugated Macrocycles: When 3D-Aromatic and When 2D-Aromatic-in-3D?" jest dostępny w formacie open access na stronie pubs.acs.org.
