Onderzoekers van de Virginia Commonwealth University hebben een prestatie geleverd die een primeur is op het gebied van natuurkunde en scheikunde - een prestatie die brede toepassingen zou kunnen hebben.

Een team in het lab van Puru Jena, doctoraat, een vooraanstaand professor in de afdeling Natuurkunde van het College of Humanities and Sciences, heeft het meest stabiele tri-aniondeeltje gecreëerd dat de wetenschap momenteel kent. Een tri-aniondeeltje is een combinatie van atomen die drie elektronen meer bevat dan protonen. Deze ontdekking is nieuw omdat eerder bekende tri-aniondeeltjes onstabiel waren vanwege hun numerieke onbalans. Deze onstabiele deeltjes verdrijven extra elektronen, chemische reacties te onderbreken.

Jena werkte samen met Tianshan Zhao, een afgestudeerde student op de afdeling natuurkunde; Jian Zhou, doctoraat, een postdoctoraal onderzoeker; en Qian Wang, doctoraat, een professor natuurkunde aan de Universiteit van Peking, kwantummechanische berekeningen gebruiken om computermodellen te maken om de stabiliteit van het BeB11(CN)12-tri-anion te bewijzen. Dit tri-anion is gemaakt van de elementen boor en beryllium en de chemische verbinding cyanogeen.

Het werk van de onderzoekers zal te zien zijn op de omslag van Angewandte Chemie , een wereldberoemd scheikundetijdschrift, op 17 oktober. Het artikel van het team werd door de publicatie aangewezen als VIP-paper, wat betekent dat het wordt beschouwd als een van de top vijf procent van de artikelen vanwege zijn bijdrage aan de studie van de chemie.

"Dit is heel belangrijk op dit gebied, niemand heeft ooit zo'n tri-anion gevonden, " Zei Jena. "Het kan niet alleen drie elektronen vasthouden, maar het derde elektron is extreem stabiel. De leidende principes die we in dit document hebben gebruikt, zullen helpen bij het ontwerp van andere tri-anionen. De vraag is:wat doen we met deze kennis?"

Toepassingen in de echte wereld

Het tri-anion kan een aantal industriële toepassingen hebben. Tot dusver, Jena en zijn team hebben de hypothese geopperd dat het deeltje kan worden gebruikt bij het maken van een aluminium-ionbatterij, die duidelijke voordelen heeft ten opzichte van de veelgebruikte oplaadbare lithium-ionbatterij. Aluminium is in grotere voorraad dan lithium en is minder reactief. Tijdens de chemische reactie die de batterij van stroom zou voorzien, het tri-anion zou de batterij geleidend maken door van de ene naar de andere elektroden te gaan.

Hoewel een batterij tot nu toe het enige gedemonstreerde gebruik is, bestaande toepassingen voor andere deeltjes met één extra elektron, mono-anionen genoemd, en twee extra elektronen, di-anionen genoemd, laat het potentieel van Jena's werk zien.

"Dergelijke deeltjes zijn om vele redenen erg belangrijk. Nummer één, ze maken zouten. Ten tweede, ze worden gebruikt in allerlei chemische verbindingen, zoals die in vloerreinigers als oxidatiemiddelen die bacteriën doden, " zei Jena. "Ze worden ook gebruikt om lucht te zuiveren, wat een miljardenindustrie is, en in stemmingsverbeteraars, vergelijkbaar met wat Prozac doet. De mogelijke toepassingen zijn eindeloos."