Группе исследователей впервые удалось наблюдать взаимодействие между инертным газом неоном и переходным металлом. Их неожиданное открытие предоставляет новые возможности для улавливания инертного газа и, возможно, его более легкого родственника – гелия.
Неон (оранжевый) внутри пор каркаса NiMOF-74. Конечная разностная карта Фурье материала (справа) показывает высокую электронную плотность в местах, в которых располагаются атомы неона. (Рисунок из Chem. Commun., 2016, 52, 10048)
Неон находит свое применение не только для изготовления разноцветных рекламных огней. Этот инертный газ необходим для создания некоторых типов лазеров, используется в технике фотолитографической печати полупроводников. Неон достаточно распространён во вселенной, однако из-за своей химической инертности и относительной легкости этот благородный газ постоянно теряется атмосферой Земли. Неон сложно получить в чистом виде – для его промышленного получения применяют фракционирование сжиженного воздуха, но этот подход отличается низкой эффективностью и большой стоимостью.
Исследователи из группы Питера Вуда (Peter Wood) из Кембриджского банка структурных данных обнаружили, что в определенных условиях инертный газ может взаимодействовать с переходным металлом. Строго говоря, это не первый пример наблюдения взаимодействия инертный газ-металл, однако эта работа может стать основой для разработки нового подхода улавливания благородных газов.
Исследователи наблюдали за тем, как при низких температурах и высоких давлениях (5-100 атмосфер) неон адсорбируется двумя типами металлоорганических каркасных структур [ metal organic frameworks (MOF)] – пористым медьсодержащим материалом, рабочий шифр которого PCN-200 и пористой никельсодержащей структурой с шифром NiMOF-74. Для обоих каркасных материалов, насыщенных неоном, были проведены рентгеноструктурные исследования, на основании результатов которых была предложена модель взаимодействия неона с каждым из координационных полимеров.
По словам Вуда, взаимодействия неона с PCN-200 представляют собой простые вандерваальсовы силы, однако в NiMOF-74 наблюдается картина, обладающая характеристиками химической связи – уменьшение межатомного расстояния и перераспределение электронной плотности.
Рассел Моррис (Russell Morris) из Университета Св. Андрея уверен, что это необычное взаимодействие является следствием формирования координационных вакансий на атомах переходного металла в металлоорганическом каркасе. Он добавляет, что такие координационные вакансии могут быть причиной прочного взаимодействия с «гостями», входящими в металлоорганический каркас, возможно, не исключением оказался и гость-неон.
Источник: Chem. Commun., 2016, 52, 10048 (DOI: 10.1039/C6CC04808K)
