Atom. Kredit: Virginia Commonwealth University.

Alchymisté nevymřeli. Usídlili se na pomezí chemie a fyziky, kde si vaří zvláštní částice s unikátními vlastnostmi. Výzkumný tým Virginia Commonwealth University v Richmondu, stát Virginie, v tom uspěl a jejich objev by mohl vést k rozmanitým aplikacím.

Fyzik Puru Jena a lidé z jeho laboratoře stvořili tri-aniont, a ne ledajaký. Je to zatím nejvíce stabilní tri-aniont, na jaký jsme se kdy zmohli. Tri-aniont je částice, záporně nabitý iont, v němž jsou atomy zkombinovány tak, že má o tři elektrony více, než kolik je v něm protonů. Nový stabilní tri-aniont představuje významný úspěch, protože doposud známé tri-anionty nejsou právě zářným příkladem stability. Ztrácejí elektrony a jejich přítomnost vede ke hroucení chemických reakcí.

Puru Jena. Kredit: VCU.

Jena se dal dohromady s čínskými fyziky a společně propočítali kvantově mechanické rovnice, jejichž výstupy pak nakrmili počítačové modely. Nakonec dospěli k tri-aniontu, který je tvořen strukturou z beryllia, bóru a aniontu CN. Výsledný tri-aniont lze zapsat jako BeB11(CN)12.

Podle chemiků jde o natolik významný počin, že si vysloužil status „VIP“ vědecké studie a místo na titulní straně významného chemického časopisu Angewandte Chemie. Takový tri-aniont zatím ještě nikdo neviděl. Je skutečně extrémně stabilní. Výzkum Jenova tým teď vlastně nabídl všem ostatním laboratořím návod, jak na to. V dohledné době tedy můžeme očekávat další podobné tri-anionty. Podle Jeny je teď otázkou, co s takovým tri-aniontem podniknout.

Virginia Commonwealth University

Podle všeho to nebude až takový problém. Tri-anionty, možná trochu překvapivě, se totiž zřejmě mohou uplatnit v celé řadě aplikací. Jena a jeho kolegové si zaspekulovali, že by takový tri-aniont mohl být použit třeba v novém typu baterií, které by byly hliník-iontové. Oproti stávajícím nabíjecím lithium-iontovým bateriím by měly podstatné výhody. Hliník je dostupnější než lithium a je také méně reaktivní.

K využití stabilních tri-aniontů se ale podle Jeny nabízí ještě daleko více možností. Ukazuje to dnešní používání mono-aniontů a di-aniontů, tedy částic s jedním nebo se dvěma „nadbytečnými“ elektrony. Tyto látky například tvoří soli. Také se používají v rozmanitých chemických sloučeninách, od čisticích prostředků až po oxidační činidla, která zabíjejí bakterie. Rovněž se s nimi čistí vzduch, což představuje průmysl o velikosti miliard dolarů. Budoucnost ukáže, k čemu všemu budou tri-anionty dobré.

Video:   Puru Jena

Literatura
Virginia Commonwealth University 18. 9. 2017, Angewandte Chemie online 28. 8. 2017.