دانشمندان غیر ممکن را خلق می کنند : ترکیب جدید ، اصول بنیادی شیمی را به چالش می کشد.
دانشمندان موفق به ساخت پایداری از فروسن با 20 الکترون شدند ، دستاوردی که یکی از اصول بنیادین شیمی آلی فلزی را به چالش می کشد . این ترکیب نادر می تواند انقلابی در شیمی اکسایش-کاهش ( ردوکس ) و طراحی مولکول ایجاد کند .
تا بیش از این تصور می شد چنین ترکیبی غیر ممکن است ، اما این کشف جدید در شیمی می تواند به پیشرفت های نوید بخشی در زمینه کاتالیز و علوم مواد منجر شود . برای بیش از 100 سال ، قانون معروف 18 الکترونی به عنوان یکی از اصول پذیرفته شده در شیمی آلی فلزی شناخته می شد. اکنون پژوهشگاران موسسه علوم وفناوری اوکیناوا ترکیب آلی فلزی جدیدی ساخته اند که این قانون را به چالش می کشد. آن ها موفق به سنتز فرم پایدار از فروسن ، یک کمپلکس آلی-فلزی مبتنی بر آهن با 20 الکترون شدند که می تواند راه های تازه ای در پژوهش های شیمیایی بگشاید . دکتر ساتوشی تاکبایاشی نویسنده اصلی مقاله ای که در نشریه Nature Communications منتشر شده و با همکاری محققانی از آلمان ، روسیه و ژاپن فعالیت می کرده ، گفت :برای بسیاری از کمپلکس های فلزات واسطه ، زمانی که با 18 الکترون والانس احاطه شده اند ، بیشترین پایداری را دارند . این یک قانون سرانگشتی در شیمی است که بسیاری از اکتشافات مهم در زمینه کاتالیز و علوم مواد بر پایه آن انجام شده اند . فروسن یک نمونه کلاسیک از ترکیباتی است که از این قانون پیروی می کند . اکنون ما برای نخستین بار نشان دادیم که سنتز فرم پایداری از فروسن با 20 الکترون ممکن است. این فناوری درک ما از متالوسن ها زا که دسته ای از ترکیبات با ساختار ویژه ی ساندویچی هستند جایی که یک اتم فلز بی دو حلقه آلی قرار دارد گسترش می دهد.
فروسن که اولین باردرسال 1951ساخته شد . با پایداری شگفت انگیز و ساختار منحصر به فرد خود ، انقلابی در دنیای شیمی بوجود آورد . کشف آن منجر به دریافت جایزه نوبل شیمی در سال 1973 شد و نقطه عطفی در درک پیوند های فلزی - آلی به شمار می آید. فروسن به سنگ بنای شیمی آلی فلزی مدرن تبدیل شد و همچنان الهام بخش دانشمندان برای کشق توانایی های ترکیبات فلزی -آلی است. مطالغه جدید با بهره گیری از این میراث گام بلندی ره به جلو برداشت. تیم تحقیقاتی ، سیستم لیگاند سفارشی شده ای را توسعه داد که توانست فرم پایداری از فروسن را با 20 الکترون والانس تثبیت کند ، آرایشی که تا پیش از این در شیمی هماهنگی ، بعید تلقی می شد . دکتر تاکابایاشی افزود : علاوه براین ، دو الکترون اضافی ویژگی اکسایش - کاهش ( ردوکس ) غیر معمولی ایجاد کردند که برای کاربرد های آینده پتانسیل بالایی دارد.
این کشف چرا اهمیت دارد ؟ این یافته از این جهت قابل توجه است که هرچند فروسن معمولا در واکنش های اکسایش کاهش (ردوکس ) یعنی فرآیند هایی که شامل تبادل الکترون هستند ، مورد استفاده قرار می گیرند اما به طورسنتی در محدوده ی محدودی از حالت های اکسیداسیون پایدار بوده است . با تشکیل پیوند آهن-نیتروژن در ترکیب جدید ، پژوهشگران توانستند توانایی فروسن در گرفتن یا از دست دادن الکترون را گسترش دهند ، که این امر امکان استفاده های نوینی از آن در زمینه کاتالیز و مواد عملکردی فراهم سازد . کاربرد های احتمالی این ترکیب می تواند شامل سامانه های ذخیره انرژی تا تولید مواد شیمیایی صنعتی باشد . یادگیری این که چگونه می توان فراتر از قواعد سنتی پایداری شیمیایی حرکت کرد ، به دانشمندان این امکان را می دهد تا مولکول هایی با خواص خاص و مطلوب طراحی کنند. چنین کشف هایی ممکن است را را برای پیشرفت در شیمی پایدار هموار کند ، از جمله : طراحی های کاتالیزور های سازگار با محیط زیست و تولید مواد پیشرفته با عملکرد بالا در حوزه های مختلف . مشتقات فروسن پیش از این نیز راه خود را به فناوری های مختلفی بازکرده اند ازجمله ساخت سلول های خورشیدی ، تولید کاتالیزور های پیشرفته ، تجهیزات پزشکی و داروسازی . گروه شیمی آلی فلزی موسسه OIST برکشف اصول بنیادی حاکم بر تعاملات فلز-آلی متمذکز است و تلاش می کند این اصول را در حل چالش های واقعی دنیای امروز به کار گیرد . این تیم به ویژه به ترکیبات غیر معمولی علاقه مند است که از قواعد سنتی شیمی سر پیچی می کنند مانند مشتق 20 الکترونی فروسن که در این مطالعه معرفی شد.
