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Por primera vez se sintetiza una molécula de fullereno totalmente metálica

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Por primera vez en el mundo, los investigadores pudieron crear una molécula similar al fullereno compuesta enteramente de átomos metálicos.

Sintetizada por un equipo de químicos de la Universidad de Nankai de China, la Universidad Técnica de Nanjing y la Universidad de Shaanxi, junto con un colega de la Universidad de San Sebastián en Chile, la nueva molécula consta de 12 átomos de oro y 20 átomos de antimonio que rodean un único potasio con carga positiva. catión. En medio de esto.

Si bien la inestabilidad de este nuevo complejo metálico podría limitar sus aplicaciones prácticas directas, los investigadores dicen que su síntesis aún podría proporcionar nuevos conocimientos valiosos sobre el comportamiento de enlace entre átomos metálicos.

Los investigadores describieron su nuevo descubrimiento en un artículo de investigación publicado en la revista Ciencias.

¿Qué es el fullereno?

En 1985, mientras realizaban experimentos destinados a comprender cómo se forman las moléculas de carbono de cadena larga en el espacio interestelar, los químicos descubrieron una peculiaridad en los resultados de su espectrometría de masas: un pico discreto asociado con una molécula compuesta de exactamente sesenta átomos de carbono.

El equipo de investigación, que incluía a los químicos Harold Kroto de la Universidad de Sussex junto con Robert Curl y Richard Smalley de la Universidad Rice, investigó más a fondo y descubrió que la anomalía era una esfera en forma de jaula formada por átomos de carbono con enlaces simples y dobles. Llamaron a esta rareza «Buckminsterfulleriana», en honor al influyente arquitecto estadounidense Richard Buckminster Fuller, famoso por sus diseños con campos geodésicos. Publicaron sus hallazgos en una carta a la revista. naturaleza.

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En los años siguientes, los investigadores identificarán otras moléculas similares de la clase de los fullerenos que contienen diferente número de átomos de carbono. Estructura altamente simétrica y propiedades físicas distintas y Reacción química dependiente de la forma El uso de fullerenos ha dado lugar a la aparición de una amplia gama de aplicaciones potenciales, ya que estas moléculas se utilizan en materiales ligeros resistentes a golpes, células solares, Incluso en el campo médico. En última instancia, el descubrimiento del fullereno le daría un título a Croto, Curl y Smalley. 1996 Premio Nobel de Química.

Fullereno mineral completo

Desde el descubrimiento del buckminsterfullereno, se han teorizado estructuras similares de tipo fullereno inorgánico (libre de carbono). Se espera que estos fullerenos inorgánicos tengan una estabilidad y reactividad excepcionales, lo que los convierte en un objetivo atractivo para los químicos.

Sin embargo, la síntesis de fullerenos minerales inorgánicos ha demostrado ser un gran desafío; La teoría de la química cuántica sugiere esto AU esférica32 forma de oro Debería estar presente, pero sólo se detecta cuando se estabiliza mediante ligandos moleculares exógenos.

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Ahora, los investigadores han anunciado la síntesis y caracterización del primer fullereno totalmente metálico del mundo. Molécula: anión potasio-oro-antimonio con fórmula [K@Au12Sb20]5-– Se prepara combinando K8atribuiremos4 Con compuesto de oro fosfina (I) en solución de etilendiamina. Esto dio como resultado grandes cristales negros, que se analizaron mediante difracción de rayos X y espectroscopia de rayos X de dispersión de energía para explorar la estructura de la molécula.

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Este análisis confirmó que el compuesto de potasio, oro y antimonio forma una estructura diédrica similar a un fullereno, con un átomo de oro en el centro de cada cara y un átomo de antimonio en cada vértice. En el centro de la molécula hay un átomo de potasio, que se coordina con cada átomo de oro para mantener la estructura en su lugar.

El artículo señala que la molécula es muy sensible al aire. Esta inestabilidad probablemente impediría que se utilizara directamente en aplicaciones prácticas. Sin embargo, los investigadores creen que el comportamiento de enlace metálico observado en esta molécula podría proporcionar a los químicos información valiosa que podría usarse para desarrollar fullerenos inorgánicos más estables, materiales optoelectrónicos u otras nanoestructuras nuevas.

referencia: Xu YH, Tian WJ, Muñoz-Castro A, Frenking G, Sun ZM. Fullereno totalmente metálico: [K@Au12Sb20]5-. Ciencias. 2023;382(6672):840-843. doi: 10.1126/ciencia.adj6491