I ricercatori dell'Università di Osaka hanno scoperto un nuovo metodo per aggiungere facilmente lantanidi cubani in una struttura metallo-supramolecolare precedentemente sintetizzata. Immergendo semplicemente un cristallo in una soluzione contenente cubano, le molecole si intercalano attraverso una trasformazione da cristallo singolo a cristallo singolo. Questa ricerca può aiutare i chimici a progettare metodi economici per immagazzinare energia o sviluppare nuovi catalizzatori.

Una volta ritenuto troppo instabile per esistere, i cubani sono molecole sintetiche con atomi disposti a formare un cubo. I legami ad angolo retto estremamente tesi immagazzinano una grande quantità di energia chimica, come molle ben avvolte. Però, una volta creato dai chimici, i cubani possono mantenere la loro forma per lungo tempo. Queste proprietà rendono i cubani candidati attraenti per immagazzinare energia, così come per accelerare le reazioni come catalizzatori.

Ora, gli scienziati dell'Università di Osaka hanno mostrato come immobilizzare i cubani costituiti da elementi di lantanidi in strutture di cristallo. "Abbiamo scoperto un facile metodo sintetico per i cluster di idrossido di lantanidi, che possono essere utilizzati come materiali funzionali, " dice il primo autore Nobuto Yoshinari.

I lantanidi sono un gruppo di elementi chimicamente simili, noto a molte persone per la loro sezione speciale sulla maggior parte delle versioni della tavola periodica. I ricercatori hanno scoperto che immergendo un cristallo di K ₆ [RH ₄ Zn ₄ O(L-cis) ₁₂ ] in una soluzione contenente Ln ₄ (OH) ₄ (lantanide idrossido) molecole di cubano, le molecole cubane si sono attaccate all'interno delle tasche vuote del cristallo senza romperne la struttura. Una struttura metallo-organica (MOF) è stata ottenuta utilizzando i lantanidi più pesanti, mentre gli elementi più leggeri hanno prodotto strutture solide ioniche.

"In precedenza, i cluster di idrossido di lantanidi sono stati sintetizzati in condizioni difficili, ma il nostro nuovo metodo richiede solo l'immersione dei cristalli ospiti in una soluzione di sale di lantanide a temperatura ambiente, ", spiega l'autore senior Takumi Konno.

Il team ha testato l'attività catalitica delle strutture durante l'accelerazione di una reazione di idrolisi. Hanno scoperto che l'efficacia del catalizzatore dipendeva dall'elemento della serie dei lantanidi utilizzato. I ricercatori hanno anche misurato la suscettibilità magnetica degli ioni metallici all'interno delle strutture, e ha trovato un effetto di raffreddamento quando esposto a campi magnetici decrescenti. I cluster di idrossido di lantanidi creati all'interno della struttura cristallina dovrebbero essere utili per una vasta gamma di applicazioni, compresi materiali per il raffreddamento magnetico e catalizzatori eterogenei avanzati.

L'articolo, "Installazione da monocristallo a monocristallo di Ln ₄ (OH) ₄ cubanesin un quadro metallosupramolecolare anionico, " è stato pubblicato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .