Onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben een nieuwe methode ontdekt om gemakkelijk lanthanide-cubanen toe te voegen aan een eerder gesynthetiseerd metallo-supramoleculair raamwerk. Door simpelweg een kristal in een cubaanhoudende oplossing te weken, de moleculen worden geïntercaleerd via een transformatie van één kristal naar één kristal. Dit onderzoek kan scheikundigen helpen bij het ontwerpen van kosteneffectieve methoden voor het opslaan van energie of het ontwikkelen van nieuwe katalysatoren.

Ooit gedacht te onstabiel om te bestaan, cubanen zijn synthetische moleculen met atomen die zijn gerangschikt om een ​​kubus te vormen. De extreem gespannen rechthoekige bindingen slaan veel chemische energie op, als strak gewikkelde veren. Echter, ooit gemaakt door chemici, cubanen kunnen hun vorm lang behouden. Deze eigenschappen maken Cubanen aantrekkelijke kandidaten voor het opslaan van energie, evenals voor het versnellen van reacties als katalysatoren.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers van de Universiteit van Osaka hebben laten zien hoe cubanen gemaakt van lanthanide-elementen in kristalraamwerken kunnen worden geïmmobiliseerd. "We ontdekten een gemakkelijke synthetische methode voor lanthanidehydroxideclusters, die als functionele materialen kunnen worden gebruikt, ", zegt eerste auteur Nobuto Yoshinari.

Lanthaniden zijn een groep chemisch vergelijkbare elementen, bij veel mensen bekend vanwege hun speciale gedeelte over de meeste versies van het periodiek systeem. De onderzoekers ontdekten dat door een kristal van K . onder te dompelen ₆ [Rh ₄ Zn ₄ O(L-cys) ₁₂ ] in een oplossing die Ln . bevat ₄ (OH) ₄ (lanthanide hydroxide) cubaan moleculen, de Cubaanse moleculen kwamen vast te zitten in de lege holtes van het kristal zonder de structuur ervan te verstoren. Een metaal-organisch raamwerk (MOF) werd verkregen bij gebruik van de zwaardere lanthaniden, terwijl de lichtere elementen ionische vaste structuren opleverden.

"Eerder, lanthanide hydroxide clusters zijn gesynthetiseerd onder zware omstandigheden, maar onze nieuwe methode vereist alleen het weken van de gastheerkristallen in een lanthanidezoutoplossing bij kamertemperatuur, " legt senior auteur Takumi Konno uit.

Het team testte de katalytische activiteit van de raamwerken bij het versnellen van een hydrolysereactie. Ze ontdekten dat de effectiviteit van de katalysator afhing van welk element uit de lanthanidereeks werd gebruikt. De onderzoekers maten ook de magnetische gevoeligheid van de metaalionen in de raamwerken, en vond een verkoelend effect bij blootstelling aan afnemende magnetische velden. De lanthanidehydroxideclusters die in het kristalraamwerk worden gecreëerd, zullen naar verwachting nuttig zijn voor een breed scala aan toepassingen, inclusief materialen voor magnetische koeling en geavanceerde heterogene katalysatoren.

Het artikel, "Single-crystal-to-single-crystal installatie van Ln ₄ (OH) ₄ cubanesin een anionisch metallosupramoleculaire raamwerk, " werd gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie .