دمية برونزية روسية

دمية داخل دمية، ثم دمية أخرى، ملفوفة من الخارج إلى الداخل - هكذا يصف الباحث جزيئه الجديد، الذي يتكون من ذرة واحدة تقع داخل قفص داخل إطار ذري. ونظرًا للمساحة السطحية الكبيرة لهذه المواد، فإنها قد تعمل كمحفزات فعالة بشكل خاص

دمية داخل دمية، ثم دمية أخرى، ملفوفة من الخارج إلى الداخل - هكذا يصف الباحث جزيئه الجديد، الذي يتكون من ذرة واحدة تقع داخل قفص داخل إطار ذري. ونظرًا للمساحة السطحية الكبيرة لهذه المواد، فإنها قد تعمل كمحفزات فعالة بشكل خاص.

ومن المثير للاهتمام بشكل خاص الصور التي يستخدمها الباحثون لشرح هذه المركبات الكيميائية وخصائصها. في المختبر نفسه، لا تبدو المادة مثيرة للإعجاب بشكل خاص - مسحوق رقيق رمادي-أسود، لكن نماذج الهيكل تظهر بألوان وأشكال مختلفة مثل عش داخل عش، أو قفص داخل قفص. تعتبر هذه المساحيق، نظرًا لمساحة سطحها الكبيرة، مثيرة للاهتمام كمرحلة مؤقتة لتطوير محفزات فعالة. ويمكن استخدام هياكل مماثلة، تعتمد على ذرة السيليكون، في الخلايا الشمسية لامتصاص ضوء الشمس بكفاءة أكبر.

يتخيل معظم الناس المعادن كمواد موحدة ذات بنية منتظمة إلى حد ما. المركبات المعدنية الموصوفة في هذه الدراسة هي عكس ذلك تمامًا - على مكتب الباحث الرئيسي هناك كومة عالية من نماذج مختلفة وملونة للأقفاص ذات كرات صفراء تمثل ذرات النحاس وكريات زرقاء تمثل القصدير. ولا يمكن تجاهل تشابه هذه النماذج مع المركبات المعروفة باسم "كرات بوكي" - الفوليرين. هنا أيضًا، تتكون الهياكل الهندسية من مثلثات وخماسية وسداسية. ومع ذلك، فهي لا تتكون من ذرات الكربون: يمكن أيضًا للمعادن الثقيلة، مثل القصدير والرصاص، أن تشكل هياكل القفص هذه.

يقول الباحث الرئيسي فاسلر: "في الأساس، نحن مهتمون بهياكل السبائك غير العادية". البرونز على سبيل المثال: هذا الخليط من النحاس والقصدير، الذي اكتشف في العصور القديمة والذي أطلق اسمه على حقبة كاملة من الثقافة الإنسانية، له بنية بلورية؛ يتم توزيع ذرات المكونين بشكل موحد على طول وعرض البلورة بأكملها، كما أنها متراصة معًا بكثافة.

تختلف المواد البرونزية الجديدة من مختبر فاسلر، حيث قام الباحثون بإذابة شكل نقي بشكل خاص من لفائف النحاس مع حبيبات القصدير في ظل ظروف محددة خصيصًا - محمية من الهواء والرطوبة في وسط من غاز الأرجون النبيل. في الخطوة التالية، يتم غلق المنتج الناتج في أمبولة مصنوعة من معدن التنتالوم مع معدن قلوي مثل البوتاسيوم. تبلغ نقطة انصهار معدن التنتالوم 3000 درجة مئوية، وبالتالي فهو مناسب بشكل خاص كوعاء يمكن أن يتفاعل فيه معدنان مختلفان أو أكثر وينضمان معًا.

وهذا هو الشكل الذي تم به استقبال السيوف المعدنية الجديدة المقفلة داخل بعضها البعض مثل الدمية الروسية. عندما يتم تسخين البرونز مع المعدن القلوي، مثل البوتاسيوم أو الصوديوم، إلى درجة حرارة 800-600 درجة مئوية، تعمل هذه المعادن مثل المقص الذي يقطع شبكة السبائك ثم يربط نفسها بين القطع، وبالتالي تثبيت التجمعات الذرية .

وحدها هذه الركام غير قادرة على تنظيم نفسها في طبقات موحدة ومدمجة تشكل البلورات. تتكون هذه المجموعات من خماسيات تحتوي كل منها على 20 ذرة قصدير - وهي مصفوفة لا يمكن فيها تكرار الأنماط في الظروف العادية. ومع ذلك، فإن القليل من "الغش" واستخدام ذرات البوتاسيوم كغراء يمكن أن يخلق هذه البلورة ذات المظهر الطبيعي تمامًا. وفي العام السابق، فاز العالم الإسرائيلي دان شيختمان بجائزة نوبل في الكيمياء لاكتشافه ظاهرة مماثلة - الهياكل المعروفة باسم شبه البلورات ذات التماثل الخماسي.

"مخزوننا عبارة عن وحدات صغيرة. إنها، إذا جاز التعبير، أكوام من الذرات غير المرتبطة بجيرانها". هذه الخاصية تجعلها مثالية لتطبيقات الحفز الكيميائي: "بما أن حجمها ثابت،" يوضح الباحث الرئيسي، "فإنها أفضل بكثير في توجيه التفاعلات الكيميائية من المحفزات العادية." تفاعلات الترطيب، على سبيل المثال، حيث ترتبط ذرات الهيدروجين بسلاسل من الجزيئات العضوية مع ذرات الأكسجين، على سبيل المثال، في تركيب النكهات الاصطناعية. عادة، يتم استخدام اليوم المعادن الثمينة مثل الروديوم لهذا التطبيق. ومع ذلك، يتم استخدام السبائك القطبية الجديدة التي تحتوي على ذرات المغنيسيوم والكوبالت والقصدير لنفس الغرض.

"من أجل تطوير تفاعل فعال، نحتاج إلى محفز بمساحة سطحية كبيرة جدًا." الطريقة الكلاسيكية لتحقيق هذا الهدف هي خلط محلولين من الأملاح المعدنية للحصول على جسيمات نانوية صغيرة للغاية. يوضح الباحث: "تمثل النتائج التي توصلنا إليها مجموعة كاملة من الأحجام". ومن خلال استخدام المجموعات المعدنية، أصبحنا قادرين على تكييف المحفز بدقة مع احتياجاتنا."

أخبار الدراسة