Zink har traditionellt en valens på två, vilket betyder att två elektroner deltar i grundämnets kemiska reaktion. En ny uppsats av Virginia Commonwealth University-forskaren Puru Jena, Ph.D., visar att zinks kemi kan förändras i grunden, vilket gör det trivalent – ​​eller en valens på tre – med rätt reagens.

"Denna teknik låter dig manipulera kemi på grundläggande nivå, gör syntes av nya material med skräddarsydda egenskaper möjlig, sa Jena, Erkänd professor i fysik vid College of Humanities and Sciences.

Medan zink kategoriseras som ett övergångsmetallelement, dess tredje elektronskal – arrangerat runt kärnan och innehåller elektroner – är fullt, och till skillnad från vanliga övergångsmetaller, deltar inte i zinks kemiska reaktion och tillåter inte zink att vara magnetiskt. Dock, Jena upptäckte att när den reagerade med mycket stabila trianioner, zinks egenskaper kan ändras.

"Dess [tredje skal] d-elektroner deltar i kemiska reaktioner och zink kan bära ett magnetiskt moment, " Sa Jena. "Denna studie visar att grundläggande kemiska egenskaper hos en atom kan ändras."

Jenas papper, "Realisering av Zn ³⁺ Oxidationstillstånd, " publicerades i tidskriften Nanoskala . Forskningen finansierades av det amerikanska energidepartementet.

Jena, författare till ungefär 650 tidningar och 14 böcker, har bedrivit forskning om atomkluster och nanopartiklar i mer än 35 år.

"De anmärkningsvärda egenskaperna hos nanomaterial är att de kan skilja sig mycket från sina motsvarigheter i bulk. Till exempel, guld, en ädel metall, kan vara reaktiv när storleken reduceras till nanometer, " sa han. "Detta är vad vi kallar modern alkemi."

Jenas banbrytande fynd om zink bygger på hans tidigare arbete, han sa, eftersom han och kollegor har utvecklat atomkluster som kan vara mycket stabila när de bär flera laddningar.

"Vi utforskar hela tiden nya material med egenskaper som folk trodde inte kunde uppnås; vi gör detta genom att kontrollera deras storlek, sammansättning och laddningstillstånd, " sade han. "Möjligheterna är obegränsade."

Förutom Jena, studiens medförfattare inkluderar Hong Fang, Ph.D., en forskarassistent vid institutionen för fysik, och postdoktorala forskare Deepika, Ph.D., och Huta Banjade, Ph.D.