I journalen Natur publicerad över en natt, forskare från Imperial College, London har rapporterat ett övergångsmetallkomplex med ett geometriskt arrangemang av atomer som förutspåddes 1893 av Nobelprismottagaren 1913.

Denna viktiga utveckling inom oorganisk kemi demonstrerar förekomsten av sexkantig plan geometri i ett övergångsmetallkomplex med potentiell betydelse för katalys, syntes, materialvetenskap, fotofysik och bio oorganisk kemi.

"Sex koordinatkomplex är allestädes närvarande inom koordinationskemi. Alfred Werner i sin banbrytande forskning under 1800- och början av 1900 -talet, använder endast observerbara egenskaper, fastställde förekomsten av olika möjliga isomerer för sex samordning och härledde tre föreslagna geometrier, "säger ANSTOs medförfattare Dr Alison Edwards.

"Dessa var trigonala prismatiska, där substituenterna ligger på två parallella trianglar på vardera sidan av metallatomen, oktaedriska där de parallella trianglarna inte överlappar varandra (den dominerande geometrin) och en tredje möjlighet som identifierades var sexkantiga plana. Dessa observationer från slutet av 1700-talet föregick röntgendiffraktionsstudier med 20 år och Werner fick Nobelpriset för sina studier året efter att Laue fick Nobelpriset för sin observation av röntgendiffraktion med kristaller. "

Utredarna föreslog att deras fynd hade potential att införa nya designprinciper för övergångsmetallkomplex med konsekvenser för den fysiska och biologiska vetenskapen.

Data från Koala Laue -diffraktometern vid ANSTO verifierade den sexkantiga pyramidala koordinationsmiljön för ett sju koordinerat nickelkomplex som är nära besläktat med det sexkantiga plana komplexet som har en palladiumatom omgiven av tre hydrider och tre magnesiumatomer.

Hela spektroskopin, Röntgenkristallografi och teoretiska beräkningar, används för att karakterisera strukturerna, gjordes vid Imperial College.

Gruppen identifierade den möjliga platsen för hydriderna tidigt i sitt arbete från elektrontäthet tydligt när man modellerade strukturen från röntgendiffraktionsdata.

"Min kollega Mark Crimmin har noggrant verifierat denna nya koordinationsgeometri genom att undersöka hur de olika liganderna agerar för att stabilisera detta anmärkningsvärda och tidigare obemärkta arrangemang. Han föreslår att de alternerande sigmadonatorerna och sigmaacceptorerna ger upphov till ett elektroniskt gynnsamt arrangemang.

"Neutrondiffraktionsförsöken möjliggör verifiering av att vätekärnorna ligger där elektrontätheten från röntgendiffraktion antyder. Experimenten var ganska utmanande eftersom kristallerna var luft- och fuktkänsliga så vi använde en inert kvävgasatmosfär vid låg temperatur för att förhindra prov Neutrondiffraktionsförsöket bekräftade att tillsats av ytterligare en ligand till sexkoordinatkomplexet driver de sex koordinerande liganderna bort från metallplanet som den nya liganden binder till, medan den sexkantiga matrisen behålls. "

"Det hade varit spännande att observera hydriderna i det sexkantiga plana palladiumkomplexet med KOALA, men, hittills, bara det relaterade nickelkomplexet har överlevt transporten till Australien, "sa Edwards. Det var en exceptionell möjlighet för min doktorand George Sackman som tillsammans övervakas av Richard Cooper vid Oxfords universitet att delta i denna forskning och den gemensamma finansieringen av hans studentskap av Oxford Cryosystems, ANSTO och universitetet är tacksamt erkända. "

Samarbetsorganisationer inkluderade Imperial College London, University of Oxford och ANSTO.

"Med sex högprofilerade kemipapper under det senaste året, strävan efter att KOALA ska vara en viktig resurs för kemiska kristallografiska studier av nya strukturer är nu en verklighet, sa Edwards.