I ricercatori della Virginia Commonwealth University hanno realizzato un'impresa che è la prima nel campo della fisica e della chimica, che potrebbe avere applicazioni ad ampio raggio.

Una squadra nel laboratorio di Puru Jena, dottorato di ricerca, un illustre professore nel Dipartimento di Fisica del College of Humanities and Sciences, ha creato la particella tri-anionica più stabile attualmente nota alla scienza. Una particella tri-anionica è una combinazione di atomi che contiene tre elettroni in più rispetto ai protoni. Questa scoperta è nuova perché le particelle di tri-anione precedentemente note erano instabili a causa del loro squilibrio numerico. Queste particelle instabili disperdono elettroni aggiuntivi, interruzione delle reazioni chimiche.

Jena ha collaborato con Tianshan Zhao, uno studente laureato nel dipartimento di fisica; Jian Zhou, dottorato di ricerca, un borsista post-dottorato; e Qian Wang, dottorato di ricerca, professore di fisica all'Università di Pechino, utilizzare calcoli di meccanica quantistica per creare modelli al computer per dimostrare la stabilità del tri-anione BeB11(CN)12. Questo tri-anione è costituito dagli elementi boro e berillio e dal composto chimico cianogeno.

Il lavoro dei ricercatori sarà presentato sulla copertina di Angewandte Chemie , una rivista di chimica di fama mondiale, il 17 ottobre. L'articolo del team è stato designato un giornale VIP dalla pubblicazione, il che significa che è considerato tra i primi cinque per cento degli articoli per il suo contributo allo studio della chimica.

"Questo è molto importante in questo campo, nessuno ha mai trovato un tale tri-anione, " Jena ha detto. "Non solo può mantenere tre elettroni, ma il terzo elettrone è estremamente stabile. I principi guida che abbiamo utilizzato in questo documento aiuteranno nella progettazione di altri trianioni. La domanda è:cosa ne facciamo di questa conoscenza?"

Applicazioni del mondo reale

Il tri-anione può avere numerose applicazioni industriali. Finora, Jena e il suo team hanno ipotizzato che la particella possa essere utilizzata nella creazione di una batteria agli ioni di alluminio, che presenta vantaggi distinti rispetto alla batteria ricaricabile agli ioni di litio ampiamente utilizzata. L'alluminio è in quantità maggiore del litio ed è meno reattivo. Durante la reazione chimica che alimenterebbe la batteria, il tri-anione renderebbe conduttiva la batteria spostandosi da uno dei suoi elettrodi all'altro.

Mentre una batteria è l'unico uso dimostrato finora, applicazioni esistenti per altre particelle con un elettrone in più, chiamati mono-anioni, e due elettroni aggiuntivi, chiamati di-anioni, mostrare il potenziale del lavoro di Jena.

"Tali particelle sono molto importanti per molte ragioni. Numero uno, fanno i sali. In secondo luogo, sono utilizzati in tutti i tipi di composti chimici, come quelli dei detergenti per pavimenti come agenti ossidanti che uccidono i batteri, " Jena ha detto. "Sono anche usati per purificare l'aria, che è un'industria da miliardi di dollari, e in esaltatori di umore, simile a quello che fa il Prozac. I potenziali usi sono infiniti."