Willekeurige zeldzame clusterverbinding gevonden

Wetenschappers van het Institute of Cell Materials Science van de Universiteit van Kyoto hebben een nieuwe clusterverbinding ontdekt die een katalysator blijkt te zijn. De verbindingen, bekend als polyoxometalaten, bevatten grote metaaloxidegroepen die een negatieve lading dragen. Ze zijn overal te vinden, van antivirale medicijnen tot oplaadbare batterijen en flashgeheugenapparaten.

De nieuwe clusterverbinding is hydroxyjodide (HSbOI), wat ongebruikelijk is omdat het grote, positief geladen clusters bevat. Tot nu toe zijn slechts een handvol positief geladen clusterverbindingen ontdekt en bestudeerd.

“In de wetenschap kan de ontdekking van nieuwe materie of moleculen nieuwe wetenschap vormen”, zegt Hiroshi Kageyama, chemicus van de Universiteit van Kyoto. “Ik denk dat dit nieuwe positief geladen cluster een groot potentieel heeft.”

De eerste metaaloxidegroep werd ontdekt in 1826. Sindsdien hebben scheikundigen honderden verbindingen met negatief geladen groepen gesynthetiseerd die nuttige eigenschappen hebben op het gebied van magnetisme, katalyse, iongeleiding, biologische toepassingen en kwantuminformatie. Zijn eigenschappen maken het bruikbaar op gebieden variërend van katalyse tot medicijnen tot chemische synthese.

In de afgelopen jaren hebben wetenschappers zich gericht op het synthetiseren van verbindingen met positief geladen groepen en het onderzoeken van hun eigenschappen.

Kageyama en zijn partner Ryu Abe ontdekten per toeval hun positieve cluster. Sinds 2016 zijn twee wetenschappers – Kageyama, een chemicus in vaste toestand, en Abe, een katalytisch chemicus – op zoek naar nieuwe verbindingen die zichtbaar licht kunnen absorberen voor fotokatalyse. Ze bestudeerden een chloorhoudende verbinding (Sb4O5Cl2) en probeerden het chlooratoom te vervangen door jodium.

“Er werd per ongeluk een nieuw materiaal ontdekt dat totaal anders was dan we hadden verwacht”, zegt Kageyama.

Wetenschappers verwachten dat het materiaal 22 atomen bevat in een eenheidscel. In plaats daarvan kregen ze een verbinding met 800 atomen in zijn eenheidscel.

Aanvankelijk konden wetenschappers de chemische structuur niet ontcijferen. De conventionele techniek, röntgendiffractie, faalt gezien de complexiteit van het materiaal. Na een jaar kwam Kageyama op het idee om driedimensionale elektronentomografie te gebruiken, een geavanceerde elektronenmicroscopietechniek die recentelijk de aandacht heeft getrokken als hulpmiddel voor het in beeld brengen van eiwitstructuren. Wetenschappers wendden zich tot Artem Abakumov en Joke Hadermann van de Universiteit van Antwerpen, België, om de structuur ervan te bestuderen. Toen hun medewerkers de gegevens terugstuurden, stonden de wetenschappers versteld van de grote groep.

Verder laboratoriumwerk toonde aan dat het hydroxyjodidemolecuul een zuur proton bevat, dat essentieel is voor katalyse.

“Deze ontdekking zou nieuwe mogelijkheden kunnen bieden voor het ontwerp van vaste katalysatoren”, zegt Kageyama.

Mata Hari

"Koffie pionier. Analist. Algemene muzieknerd. Bacon maven. Toegewijde organisator. Ongeneeslijke internetninja. Ondernemer."

Een reactie achterlaten

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.