Искусственные «суператомы»

Каковы шансы на то, что со временем появится новая периодическая система, заполненная не обычными химическими элементами, а полученными в лаборатории «суператомами»?

Именно такими могут оказаться далеко идущие последствия новой работы химиков из США, получивших структурные аналоги простых ионных соединений (хлорида натрия и йодида кадмия) за счет взаимодействия не отдельных ионов, а больших молекулярных кластеров.

Новые соединения обладают неожиданными электронными и магнитными свойствами, что открывает возможности для дизайна твердых материалов с предопределенной структурой, свойства которых могут быть подстроены за счет правильного выбора соответствующих суператомов.

Суператомы

Суператомы могут использоваться для получения ионоподобной кристаллической решетки, компонентами которой являются фуллерены C60 (черные) и халькогениды металлов. (Рисунок из Science, 2013, DOI: 10.1126/science.1236259)

Колин Наколлс (Colin Nuckolls) и Майкл Штайрегвальд (Michael Steigerwald) решили выяснить, что произойдет, если электроноизбыточные кластеры ввести в контакт со сходными по размеру электрононедостаточными кластерами. Исследователи смешали металхалькогенидные кластеры Co6Se8(PEt3)6 с фуллеренами C60 в толуоле. По словам Штайгервальда, результаты оказались впечатляющими.

Исследователи наблюдали образование черных кристаллов, которые, как первоначально были уверены исследователи, являлись продуктом перекристаллизации фуллеренов, однако исследования продукта реакции с помощью рентгеноструктурного анализа показали, что в составе полученного кристаллического вещества на один кластер халькогенида приходится два фуллерена, которые расположены друг относительно друга таким же способом, каким ориентированы ионы кадмия и йода в кристаллической решетке йодида кадмия. Спектроскопия комбинационного рассеивания показала, что заряд перераспределился между двумя компонентами, в результате чего связь между двумя типами кластеров стала проявлять существенно ионный характер, что еще больше делало новое кристаллические соединение похожим на CdI2.

Наколлс добавляет, что после установления строения первого соединения было очевидным начать смешение и других кластеров. Исследователи смешали Cr6Te8(PEt3)6 с фуллеренами C60 и снова получили псевдоионную кристаллическую решетку с конфигурацией CdI2. Третья попытка заключалась в смешении C60 и Ni9Te6(PEt3)8. В последнем случае размеры кристаллов оказались меньше, соотношение суператомов равнялось 1:1, а форма кристаллической решетки соответствовала кубической гранецентрированной кристаллической решетке хлорида натрия.

Каждый из трех полученных материалов отличается электропроводностью, к тому же третья решетка, полученная с участием атомов никеля, проявляет магнитные свойства, которые не присущи ни одному из составных частей – ни фуллеренам, ни кластерам Ni9Te6(PEt3)8. Исследователи убеждены в том, что у новых материалов, полученных за счет комбинации «суператомов», практически безграничны – по словам Штайрегвальда, полученные ими результаты являются даже не вершиной айсберга, а кристалликом льда на вершине этого айсберга – результаты нового исследования могут способствовать переходу периодической системы и периодического закона в третье измерение. Исследователи продолжают поиск новых материалов, построенных из суператомов и, по словам Наколлса, они уже могут достать из рукава несколько интересных структур.

Поставь закладку:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *