Vědci z MIT vytvořili molekulu, která byla desítky let považována za nemožnou: Klíč k čistší chemii a efektivnějšímu zachytávání uhlíku

Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) úspěšně vytvořili a izolovali neobvyklou molekulu bohatou na kyslík, kterou se vědci snažili získat po celá desetiletí.

Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) úspěšně vytvořili a izolovali neobvyklou molekulu bohatou na kyslík, kterou se vědci snažili získat po celá desetiletí. Tento průlom by mohl v budoucnu podpořit čistší průmyslovou chemii, pokročilou výrobu a dokonce i systémy pro zachytávání uhlíku.

Nově objevená sloučenina patří do vzácné rodiny molekul podobných peroxidům, které obsahují bor. Vědci tuto strukturu nazývají dioxaboriran. Až dosud byly tyto molekuly považovány za příliš nestabilní na to, aby přežily dostatečně dlouho pro přímé pozorování. Co činí objev výjimečným, je samotná reakce: molekula se vytvořila téměř okamžitě při pokojové teplotě poté, co speciálně upravená sloučenina boru reagovala s plynným kyslíkem. Chemici obvykle potřebují extrémně nízké teploty nebo vysokotlaká prostředí ke stabilizaci vysoce reaktivních kyslíkových struktur, což často ztěžuje experimenty a omezuje praktické aplikace.

Tým vedený MIT tyto překážky obešel. Vědci použili krystalografii a pokročilé počítačové modelování k potvrzení struktury molekuly. Jejich analýza odhalila pevně napjatý kruh obsahující jeden atom boru a dva atomy kyslíku. Tento malý tříčlenný kruh nese značné vnitřní napětí, podobně jako stlažené pružiny, a ukládá velké množství chemické energie. Mnoho podobných sloučenin bohatých na kyslík se rozpadá dříve, než je vědci mohou podrobně studovat, takže úspěšná izolace dioxaboriranu představuje významný krok pro anorganickou a syntetickou chemii.

Nová molekula během testování vykazovala dva výrazně odlišné typy chování. V jedné roli působila jako dárce kyslíku, přenášela atomy kyslíku na jiné molekuly, podobně jako průmyslové peroxidy podporují chemickou výrobu a farmaceutickou produkci. Tato schopnost by mohla chemikům pomoci navrhovat nové oxidační reakce za mírnějších a bezpečnějších podmínek. V druhé roli molekula reagovala s oxidem uhličitým. Vědci uvádějí, že tato vlastnost může nabídnout novou cestu pro zachytávání nebo přeměnu skleníkových plynů na užitečné chemické produkty.

Ačkoli nově objevená sloučenina na bázi boru sama o sobě nevyřeší klimatické problémy, vědci věří, že by mohla inspirovat nové reakční systémy, které efektivněji zpracovávají oxid uhličitý. Duální chování molekuly vědce také překvapilo, protože vysoce reaktivní sloučeniny se obvykle specializují pouze na jeden typ chemie. „Tím, že jsme ukázali, že tyto sloučeniny lze generovat za mírných podmínek, naše práce otevírá dveře zcela novým typům chemie,“ uvedl hlavní autor Chonghe Zhang. Dodal, že zjištění mohou nakonec podpořit nové oxidační metody a technologie materiálových věd.

Objev dodává impuls rostoucímu oboru zaměřenému na chemii boru. Vědci již studují sloučeniny boru pro aplikace zahrnující baterie, katalyzátory a pokročilé materiály. Kyslíkem bohaté borové struktury však zůstávaly obzvláště obtížné na výrobu a analýzu kvůli jejich nestabilitě. Tento nejnovější průlom naznačuje, že vědci mohou mít konečně spolehlivou cestu k jejich prozkoumání. Výzkumníci nyní plánují studovat, jak se dioxaboriran chová ve větších chemických systémech a zda související sloučeniny mohou provádět užitečné průmyslové reakce ve velkém měřítku. Komerční aplikace jsou sice stále roky vzdálené, ale úspěšné vytvoření této dlouho teoretizované molekuly dává chemikům zcela novou platformu pro navrhování reaktivní kyslíkové chemie za praktických laboratorních podmínek.