Sikke et mesh

Et team af forskere fra hele USA har fundet en ny måde at skabe molekylære forbindelser, der kan give en bestemt klasse af materialer spændende nye egenskaber, herunder at forbedre deres evne til at katalysere kemiske reaktioner eller høste energi fra lys.

I en ny undersøgelse, forskere ved U.S. Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory, University of California-Los Angeles, University of California-Santa Barbara, Purdue University og University of Oregon har udviklet en metode til at skabe forbundne netværk af metaloxider, der kunne have interessante katalytiske eller elektroniske egenskaber.

Metaloxider er af interesse for forskere på grund af deres unikke elektroniske og kemiske egenskaber. Nogle, som titaniumdioxid, er almindeligt anvendt i fotovoltaiske og fotokatalytiske applikationer på grund af deres evne til at absorbere lys.

Nøglen til at danne disse metaloxidnetværk er bor, som, når de udglødes med metaloxider, fører til dannelsen af ​​termisk robuste og stabile indbyrdes forbundne klynger, der fungerer som limstrenge, der forbinder en metaloxidbane.

"Denne lim har evnen til at være en nøglekomponent i hele det reaktive system, ændre de egenskaber, som metaloxiderne havde alene, " sagde Alexander Spokoyny, en kemiker ved UCLA.

Dannelsen af ​​bor-metaloxid-netværket giver et startpunkt for fremtidige undersøgelser af forskellige materialer, der kunne kombinere deres egne naturlige egenskaber med den ekstra fordel af en lignende "tværbundet" struktur.

"Vi vil gerne vide, for eksempel, hvis vi kan overføre vores viden om dette net til et materiale som siliciumdioxid. De fotokatalytiske egenskaber af disse materialer er ekstraordinære sammenlignet med titaniumdioxid, " sagde Argonne-kemiker Max Delferro.

I fremtiden, forskerne søger at designe en måde at skabe præcist skræddersyede materialer ved at perfektionere, hvordan de indbyrdes forbundne klynger af bor "lim" er spredt i metaloxidet. "Hvis vi kan sy disse molekyler ind præcis, hvor vi vil have dem, det vil give os en stærk evne til at fremstille og forstå hybridmaterialer med en bred vifte af anvendelser, " sagde Spokoyny.

Fordi disse materialer er så nye, forskerne mener, at de har et stort uudnyttet potentiale. "Vi påstår ikke, at missionen er fuldført på nogen måde; der er stadig dele af kemien, som vi ikke fuldt ud forstår og værdsætter, " sagde Delferro.

Forskerholdet omfattede Argonne-kemikeren Karena Chapman, der arbejder på laboratoriets Advanced Photon Source (APS), en DOE Office of Science brugerfacilitet. Chapman og Spokoyny mødtes, da de blev navngivet til Kemi- og ingeniørnyheder 's "Talented Twelve"-liste i 2016, og etablerede det samarbejde, der førte til forskningen.

Ifølge Chapman, medlem af Structural Sciences Group i APS X-ray Science divisionen, den strukturelle karakterisering af materialet involverede brugen af ​​røntgenparfordelingsfunktionsanalyse udført ved APS, som giver lokal strukturel information om de relative atompositioner.

Chapman, Delferro og Spokoyny bemærkede, at forskerholdets bestræbelser på at producere og analysere dette nye materiale var lige så forbundne som det opdagede hybridmateriale selv. "Der er tværbindinger på både molekylært og menneskeligt niveau, Delferro sagde. "Dette arbejde beviser, at vi arbejder bedre og er stærkere, når vi er forbundet."

Et papir baseret på forskningen, "En molekylær tværbindingstilgang til hybridmetaloxider, " optrådte i 5. marts-udgaven af Naturmaterialer .