Исследователи обнаружили новую необычную форму алюминия, которая опровергает устоявшиеся представления о свойствах этого распространенного металла.

Исследователи из Королевского колледжа Лондона обнаружили новую необычную форму алюминия — одного из самых распространенных металлов в земной коре. Это открытие указывает на гораздо менее дорогой и более экологичный заменитель редкоземельных металлов, которые широко используются в современных технологиях и промышленности.

Доктор Клэр Бейкуэлл, старший преподаватель кафедры химии, руководила исследованием. Ее команда создала высокореактивные молекулы на основе алюминия, способные разрушать одни из самых прочных химических связей. Результаты исследования, опубликованные в Nature Communications, также описывают молекулярные структуры, которые ранее не наблюдались, что открывает возможности для новых типов химической реактивности.

Главным достижением исследования стал первый зарегистрированный пример циклотриалюмана. Это соединение состоит из трех атомов алюминия, связанных между собой в форме треугольника. Трехатомная структура демонстрирует необычную реакционную способность, оставаясь при этом неизменной при растворении в различных средах.

Эта стабильность позволяет ему участвовать в различных химических процессах. Среди них — расщепление диводорода, а также контролируемая вставка и рост цепи этилена — двухатомного углеводорода, который является ключевым строительным блоком в химическом производстве.

Снижение зависимости от драгоценных металлов

Металлы играют важную роль в производстве как основных, так и специальных химических веществ. Однако многие промышленные реакции, особенно те, что связаны с катализом, зависят от драгоценных металлов, таких как платина. Добыча и переработка этих материалов требуют больших затрат и могут нанести значительный ущерб окружающей среде.

Ученые уже давно ищут альтернативные металлы для использования в химических реакциях. Доктор Клэр Бейкуэлл сказала: «Переходные металлы — это основа химического синтеза и катализа, но многие из наиболее полезных из них становится все труднее добывать. Часто они залегают в регионах с политической нестабильностью, что повышает спрос на них и их стоимость».

«Химики обратили внимание на более распространенные элементы периодической таблицы, и мы выбрали алюминий, поскольку его очень много, и он примерно в 20 000 раз дешевле драгоценных металлов, таких как платина и палладий».

Помимо имитации переходных металлов

Помимо разработки соединений алюминия для применения в синтезе, команда открыла совершенно новые пути протекания реакций.

Доктор Бейкуэлл сказал: «Особенность этой работы в том, что мы расширяем границы химических знаний. Самое интересное, что мы можем использовать этот тример алюминия для создания совершенно новых соединений с невиданной ранее реакционной способностью — в том числе 5- и 7-членных алюминиевых и углеродных колец, образующихся в результате реакции с этиленом. Эти возможности выходят за рамки переходных металлов, которые мы изначально пытались имитировать, и открывают новые горизонты для химических исследований».

Бейкуэлл считает, что эти химические процессы могут помочь ученым изобрести новые типы реакций и собрать более крупные молекулярные структуры с особыми свойствами. Такие достижения в конечном итоге могут способствовать разработке новых материалов и промышленных продуктов.

Она сказала: «Мы находимся на стадии исследований и только начинаем раскрывать потенциал этих распространенных на Земле материалов».

Но, судя по тому, что мы уже увидели, эта технология может способствовать переходу к более чистому, экологичному и дешевому химическому производству, а также привести к новым открытиям».