Figur 1. En schematisk illustration av postsyntetisk skapelse av lantanidhydroxidkluster i värdkristallerna. Kredit:Osaka University
Forskare vid Osaka University har upptäckt en ny metod för att enkelt lägga till lantanidkubaner i ett tidigare syntetiserat metallo-supramolekylärt ramverk. Genom att helt enkelt blötlägga en kristall i en kubansk lösning, molekylerna interkaleras via en enkristall-till-enkristalltransformation. Denna forskning kan hjälpa kemister att designa kostnadseffektiva metoder för att lagra energi eller utveckla nya katalysatorer.
En gång trodde jag var för instabil för att existera, kubaner är syntetiska molekyler med atomer arrangerade för att bilda en kub. De extremt ansträngda rätvinkliga bindningarna lagrar mycket kemisk energi, som hårt lindade fjädrar. Dock, en gång skapad av kemister, kubaner kan behålla sin form under lång tid. Dessa egenskaper gör kubaner attraktiva kandidater för att lagra energi, såväl som för att accelerera reaktioner som katalysatorer.
Nu, forskare vid Osaka University har visat hur man immobiliserar kubaner gjorda av lantanidelement till kristallstrukturer. "Vi upptäckte en enkel syntetisk metod för lantanidhydroxidkluster, som kan användas som funktionsmaterial, " säger första författaren Nobuto Yoshinari.
Lantanider är en grupp kemiskt likartade grundämnen, kända för många människor för deras speciella avsnitt om de flesta versioner av det periodiska systemet. Forskarna fann att genom att doppa en kristall av K 6 [Rh 4 Zn 4 O(L-cys) 12 ] i en lösning innehållande Ln 4 (ÅH) 4 (lantanidhydroxid) kubanska molekyler, de kubanska molekylerna fastnade inuti kristallens tomma fickor utan att störa dess struktur. Ett metallorganiskt ramverk (MOF) erhölls vid användning av de tyngre lantaniderna, medan de lättare grundämnena gav joniska fasta strukturer.
Fig2. Lantanidhydroxidkluster bildas i föreliggande studie. Kredit:Osaka University
"Tidigare, lantanidhydroxidkluster har syntetiserats under svåra förhållanden, men vår nya metod kräver endast blötläggning av värdkristallerna i en lantanidsaltlösning vid rumstemperatur, " förklarar seniorförfattaren Takumi Konno.
Teamet testade den katalytiska aktiviteten hos ramverken när de påskyndade en hydrolysreaktion. De fann att effektiviteten hos katalysatorn berodde på vilket element från lantanidserien som användes. Forskarna mätte också den magnetiska känsligheten hos metalljonerna inuti ramarna, och fann en kylande effekt när den exponerades för ett minskande magnetfält. Lantanidhydroxidklustren som skapas inuti kristallramverket förväntas vara användbara för ett brett spektrum av applikationer, inklusive material för magnetisk kylning samt avancerade heterogena katalysatorer.
Artikeln, "Enkristall-till-enkristallinstallation av Ln 4 (ÅH) 4 kubane i ett anjoniskt metallosupramolekylärt ramverk, " publicerades i Angewandte Chemie International Edition .
