Суператомы — имитаторы элементов

«Эти открытия могут привести к развитию дешевых материалов многофункционального применения, например, для источников энергии, методов переработки мусора и изготовления дешевых в производстве ускорителей реакции для химической промышленности, от которой особенно зависят промышленно развитые государства», — говорят ведущие исследователи А. Велфорд Кастлемен Юниор, почетный председатель Eberly College и Ивэн Паг, профессор факультета химии и физики в пресс-релизе.

Ученые продемонстрировали, что идентифицированные на сегодняшний день атомы, которые поддались имитации, можно предсказать с помощью периодической системы элементов. Группа исследователей использовала передовую экспериментальную технику и теории, чтобы выяснить механизм действия этого неожиданного открытия.

«Мы получили совершенно новые перспективы периодической системы элементов», — говорит Кастлемен.

Результаты исследований опубликованы в Интернете Академией Наук 29 декабря.

Кастлемен и его группа использовали технику, известную как фотоэлектронная спектроскопия, для изучения сходства между моноксидом титана и никеля, моноксида циркония и палладия и карбида фольфрама и платины.

«Фотоэлектронная спектроскопия замеряет энергию, необходимую для отделения электронов от атомов и молекул, находящихся в разных состояния, и одновременно делает дигитальный снимок отделения электрона». — говорит Кастлеман.

«Этот метод позволяет нам определить энергию связи и одновременно наблюдать орбиту — местонахождение электронов, где они с определенной вероятностью находятся до момента отделения».

Они обнаружили, что количество энергии, необходимое для отделения электрона молекулы моноксида титана абсолютно равно отделению электрона атома никеля. То же самое происходит и с моноксидом циркония и палладием, и карбидом вольфрама и платиной. Точное количество этой энергии — это существенный фактор для химического и физического состояния вещества.

Поэтому кластеры суператомов молекул моноксида титана, моноксида циркония и карбида вольфрама демонстрируют некоторые свойства атомов элементов — никеля, палладия и платины соответственно.

Кастлемен говорит, что такое подобие между атомами и суператомами может сэкономить большое количество денег.
«Например, платина используется почти во всех катализаторах, встроенных в автомобили, но она очень дорогая», — говорит Кастлеман.

«Карбид вольфрама, имитирующий платину — дешевый. Можно сэкономить много денег, если производители катализаторов будут в состоянии использовать карбид вольфрама. Также и палладий используется в процессах сжигания, но может имитироваться моноксидом циркония, который дешевле в 500 раз. Наши новые открытия захватывающи как с научной точки зрения, так и с позиции практического применения».

Кастлемен говорит, что не знает, действует ли этот принцип во всей периодической системе элементов.

В будущем планируется следующий шаг, — исследовать химическое поведение веществ, состоящих из суператомов, не отличается ли оно от их партнеров, состоящих из чистых элементов.

Версия на
немецком

.