Fysikere opdager en tri-anion partikel med kolossal stabilitet

Forskere fra Virginia Commonwealth University har opnået en bedrift, der er den første inden for fysik og kemi-en der kunne have vidtrækkende anvendelser.

Et team i Puru Jenas laboratorium, Ph.D., en fremtrædende professor ved Institut for Fysik på College of Humanities and Sciences, har skabt den mest stabile tri-anion partikel, som videnskaben i øjeblikket kender. En trianionpartikel er en kombination af atomer, der indeholder tre flere elektroner end protoner. Denne opdagelse er ny, fordi tidligere kendte tri-anion-partikler var ustabile på grund af deres numeriske ubalance. Disse ustabile partikler fjerner yderligere elektroner, afbryde kemiske reaktioner.

Jena samarbejdede med Tianshan Zhao, en kandidatstuderende i fysikafdelingen; Jian Zhou, Ph.D., en postdoc; og Qian Wang, Ph.D., en fysikprofessor ved Peking Universitet, at bruge kvantemekaniske beregninger til at skabe computermodeller for at bevise stabiliteten af ​​BeB11(CN)12 tri-anionen. Denne tri-anion er lavet af grundstofferne bor og beryllium og den kemiske forbindelse cyanogen.

Forskernes arbejde vil blive vist på forsiden af Angewandte Chemie , et verdenskendt kemitidsskrift, den 17. oktober. Holdets artikel blev udpeget som VIP-avis af publikationen, hvilket betyder, at det anses for at være blandt de fem bedste artikler for sit bidrag til studiet af kemi.

"Dette er meget vigtigt på dette område, ingen har nogensinde fundet sådan en tri-anion, " sagde Jena. "Ikke kun kan det holde tre elektroner, men den tredje elektron er ekstremt stabil. De vejledende principper, vi har brugt i dette papir, vil hjælpe med udformningen af ​​andre tri-anioner. Spørgsmålet er:Hvad gør vi med denne viden?"

Virkelige applikationer

Tri-anionen kan have en række industrielle anvendelser. Indtil nu, Jena og hans team har antaget, at partiklen kan bruges til at skabe et aluminium-ion-batteri, som har klare fordele i forhold til det meget brugte genopladelige lithium-ion-batteri. Aluminium er i større mængde end lithium og er mindre reaktivt. Under den kemiske reaktion, der ville drive batteriet, tri-anionen ville gøre batteriet ledende ved at flytte fra en af ​​dets elektroder til den anden.

Mens et batteri er den eneste påviste brug indtil videre, eksisterende applikationer for andre partikler med en ekstra elektron, kaldet mono-anioner, og to yderligere elektroner, kaldet dianioner, vise potentialet i Jenas arbejde.

"Sådanne partikler er meget vigtige af mange grunde. Nummer et, de laver salte. For det andet de bruges i alle slags kemiske forbindelser, såsom dem i gulvrensere som oxidationsmidler, der dræber bakterier, " sagde Jena. "De bruges også til at rense luft, som er en milliardindustri, og humørforstærkere, svarende til, hvad Prozac gør. De potentielle anvendelser er uendelige."