Buz Küpleri Eritilerek Tek Atomlu Metaller Sentezlendi

Atomik olarak disperse edilmiş metaller ultra-yavaş reaktif salımı ile oluşturuldu.

Çinli bilim insanlarının keşfettikleri yeni yöntem, bir buz küpü içine hapsedilen reaktif maddeden oluşan sistem bir başka reaktif içeren çözelti içinde yavaşça eritilerek izole edilmiş geçiş metal atomlarının hazırlanması için en basit yöntem oldu.

Gümüş nitrat ve sodyum klorid arasında gerçekleşen reaksiyon gibi bazı reaksiyonlar, çöktürülmüş çözünmeyen katılar oluşturur. Genellikle bu süreçte katılar büyük ve düzensiz kümelenmeler oluşturduğu için istenmeyen yapılar oluşturur. Örneğin nanopartiküller buyotlarına bağlı olarak farklı özelliklere sahiptirler, özellikle metal katalizörler söz konusu olduğu zaman çok küçük olan partiküller genelde daha etkilidir.

Beihang Üniversitesi’nden Li-Min Liu ve Çin Bilim Akademisi’nden Binghua Ge ile birlikte çalışan Tsinghua Üniversitesi’nde Hiu Wu’nun konu ile ilgili yaptığı açıklama şu şekilde; genellikle, bir A çözeltisi ve bir B çözeltisi olan iki şişeye sahip olduğumuz bir durumda, iki çözeltiyi karıştırarak yeni bir karışım elde ederiz. Fakat, bu durum reaktiflerden birinin çözelti içerinde bazı bölgelerde yüksek konsantrasyonda olmasına ve dolayısıyla amaçlanan yeni üründe kontrol edilemeyen kümelenmeler oluşmasına sebep olur. Geçici bir çözüm olarak reaktif içeren çözeltinin içine diğer reaktif çözeltisinin damla damla ilave edilmesi önerilebilir, yine de bu süreçte de bilinmektedir ki her damla çok miktarda molekül içermekte ve nihayetinde yine elde edilen çökelti heterojen bir yapıda olmaktadır.

Bilim insanları bir dizi düşünce silsilesinde sonra çözelti kimyasıyla ilgili yeni bir yöntem önermişlerdir. Düşünülen yöntem etkili olduğu kadar basit de bir yöntem, suda çözeltilerin biri dondurun ve 0° derecenin hemen üzerinde sıcaklıktaki diğer çözelti içine bu buz küpünü atın. Buz küpünden reaktif salımı o kadar yavaş olur ki, kümeleşerek kontrolsüz büyüyebilen çekirdek partiküllerinin oluşumu engellenmiş olur ve bu durumda tek metal atomların oluşumu sağlanmış olur.

Araştırmacılar bir indirgeme ajanı çözeltisine metal tuzu buz küplerini ekleyerek, bakır, gümüş, altın, platin, rutenyumun da aralarında oluğu 11 farklı geçiş metali için bu yöntemi denemişlerdir. Buz küpü saniyede nanometre başına beş metal katyonundan daha az katyonu saldığı için, metaller çekirdek oluşturamaz ve çökmezler. Bunun yerine katyonlar birer birer indirgendiği için, metal çevresindeki su moleküller tarafında izole edilmiş atomlar stabil kalır (çökmez). Oluşturulan metal atomları karbon bant üzerine alınmış ve taramalı tünel mikroskopu ile görüntülenmiştir.

Eriyen buz sayesinde ultra-yavaş reaktif salımı metal atom sentezi ötesinde kullanım sağlayabilir. Araştırmacılar, gelecekte sadece solu çözeltiler için yapılan çalışmalarda değil organik kimya reaksiyonlarını potansiyel olarak gerçekleştirmek için diğer çözeltileri de incelemek istemekte. Yine Wu tarafından belirtildiği üzere, bu çözeltiler bir destek üzerinde sabitlenen tek atomlar için de oldukça yardımcı olabileceğini, dolayısıyla kimyasal buhar biriktirme yöntemleriyle karşılaştırıldığında enerji ihtiyacını büyük ölçüde azaltacağı düşünülmektedir.

Kaynak : chemistryworld.com