Atomii de aur ar putea debloca reacții organice necesare tehnologiilor din viitor

Un nou studiu desfășurat de oamenii de știință australieni arată că atomii de aur ar putea fi cheia deblocării reacțiilor organice. 

Moleculele organice sunt elemente de bază pentru materialele pe care le folosim zilnic – de la haine și căni de cafea la ecranele telefoanelor mobile. Controlul reacțiilor acestor molecule organice este cheia conceperii materialelor cu proprietăți funcționale.

• Neuroștiință și comportament social: De ce unii oameni par că nu simt niciodată jenă?
• Știința somnului: de ce dormim prost și ce putem face altfel

Reacțiile care vizează legăturile carbon-hidrogen (C-H) prezintă de mult timp interes științific, având în vedere că aproape toate moleculele organice conțin aceste legături. Un nou studiu condus de FLEET de la Universitatea Monash a constatat că atomii individuali de aur pot oferi o cale cu consum redus de energie pentru reacții care pot viza legături C-H specifice.

„Sfântul Graal” al reacțiilor chimice

„Unul dintre obiectivele FLEET este dezvoltarea de materiale ale căror proprietăți electronice pot fi exploatate în tehnologiile cu consum redus de energie”, spune autorul corespondent, profesor Agustin Schiffrin.

Moleculele organice pot servi ca elemente de bază utile pentru construirea reglabilă a acestor materiale, cu condiția ca reacțiile dintre molecule să poată fi controlate la scară atomică.

Legăturile carbon-hidrogen sunt printre cele mai comune legături din moleculele organice. Din acest motiv, capacitatea de a viza legături C-H specifice în reacțiile chimice a fost descrisă de unii cercetători drept „Sfântul Graal”. Din păcate, două mari provocări stau în calea reacțiilor de activare a legăturilor C-H:

• Dificultatea de a viza o singură legătură specifică pentru reacție (selectivitate slabă).
• Este nevoie de multă energie pentru a rupe aceste legături (energie de activare ridicată).

Cercetătorii  au descoperit că atomii individuali de aur pot oferi o cale pentru activarea C-H

Cercetătorii au combinat un număr mic de atomi individuali de aur cu molecule organice de 9,10-dicyanoantracen (DCA) pe o suprafață atomică plată de argint.

„Am folosit tehnici experimentale la scară atomică – microscopie cu efect de tunelare și microscopie de forță atomică – pentru a obține imagini și a caracteriza probele. Aceste tehnici au dezvăluit legături covalente neobișnuite între atomii de carbon ai moleculelor de DCA și atomii de aur”, explică autorul principal Benjamin Lowe, care este doctorand FLEET la Monash.

Formarea unor astfel de legături covalente a sugerat că a trebuit ca anumite legături C-H să fi fost mai întâi rupte. Lucrând cu colaboratori teoreticieni de la Academia Cehă de Științe, cercetătorii au descoperit o cale de reacție care sugerează că o stare intermediară metal-organică formată de atomi de aur singuri cu perechi de molecule de DCA ar putea ajuta la desfășurarea unei astfel de reacții.

Ce urmează acum?

În mod semnificativ, calea de reacție descoperită poate explica doar ruperea unei singure legături C-H specifice. Cercetătorii au constatat o scădere dramatică a energiei necesare pentru ruperea acestei legături C-H specifice, permițând reacția la temperatura camerei.

Având în vedere interesul larg pentru reacțiile moleculelor organice într-o gamă largă de domenii, această reacție promițătoare are multe aplicații potențiale, cum ar fi fabricarea polimerilor și modificarea produselor farmaceutice, potrivit Phys.org.

Studiul a fost desfășurat de Școala de Fizică și Astronomie, Universitatea Monash, alături de coautori de la Institutul de Fizică, Academia de Științe a Republicii Cehe și Universitatea Palacký din Republica Cehă.

Vă mai recomandăm și:

BNR lansează monede din aur și argint cu tema 100 de ani de la încoronarea Regelui Ferdinand I

Cercetătorii au găsit o modalitate simplă de a produce hidrogen din apă, la temperatura camerei

Orașele de lemn ar putea reduce emisiile de carbon cu 100 de miliarde de tone până în 2100

Un nou set de reacții chimice ar putea explica, în sfârșit, cum a apărut viața pe Pământ