Estructuras aniónicas de CH 2 Cl 2 Se muestran V12 (izquierda) insertado (invitado) y V12 libre de invitado. Las pirámides cuadradas anaranjadas y rojas representan VO 5 unidades con sus bases dirigidas al centro del bol, y el VO invertido 5 unidad. Las esferas verde y negra representan Cl y C, respectivamente. Átomos de hidrógeno de CH 2 Cl 2 se omiten para mayor claridad. Crédito:Universidad de Kanazawa
¿Cómo se separa el dióxido de carbono del monóxido de carbono? De una sola mano, presentado por un nuevo estudio de la Universidad de Kanazawa, es utilizar un cuenco de vanadio. Más precisamente, un hueco, El grupo esférico de moléculas de vanadato puede discriminar entre CO y CO 2 , permitiendo usos potenciales en CO 2 almacenamiento y captura.
A escala molecular, los objetos pequeños pueden caber dentro de los más grandes, como en el mundo cotidiano. Los arreglos resultantes, conocidas como interacciones anfitrión-invitado, se estabilizan mediante fuerzas no covalentes como la electrostática y los enlaces de hidrógeno. Cada huésped tomará felizmente ciertas moléculas, mientras excluye a los demás, dependiendo del tamaño de su entrada y cuánto espacio interior pueda ofrecer al huésped.
Uno de esos anfitriones es V 12 —Una esfera rugosa hecha de 12 átomos de vanadio, un metal de transición, conectado a través de 32 átomos de oxígeno. La estructura en forma de cuenco tiene una abertura en un extremo, con un ancho de 0,44 nanómetros, perfecto para dejar que la molécula correcta se anide dentro de la cavidad.
"V 12 acepta una variedad de invitados en la escala de pequeños compuestos orgánicos, "dice Yuji Kikukawa, coautor correspondiente del estudio de Kanazawa en Angewandte Chemie . "De hecho, es bastante difícil aislar una V vacía 12 por sí mismo. Mientras el anfitrión estabiliza a su invitado, para que el invitado devuelva el favor; si lo retiramos, el anfitrión lo reemplaza rápidamente con otra molécula ".
Espectros de infrarrojos de CH 2 Cl 2 -V12 insertado y V12 sin invitados se muestran en espectros negros y rojos, respectivamente. La posición máxima en la región resaltada de V12 insertado por invitados y V12 sin invitados es diferente debido al VO 5 inversión de la unidad. Los espectros de V12 sin invitados se registran bajo presión atmosférica de CO 2 (azul) y CO (verde) a 25 ºC. Desde la posición cumbre, CO 2 se puede interactuar con el recipiente V12 en el interior, mientras que el CO no muestra interacción con el recipiente en el interior. Crédito:Universidad de Kanazawa
Cada átomo de vanadio en V 12 forma una pirámide cuadrada con cinco oxígenos. Los oxígenos de cada VO 5 apuntar hacia afuera, mientras que la carga positiva del vanadio llena la cavidad interna, ayudando a estabilizar huéspedes ricos en electrones (o aniónicos). Sin embargo, el equipo de Kanazawa creó una V sin invitados 12 por primera vez, mediante el uso de un disolvente, acetona, cuyas moléculas son demasiado voluminosas para pasar por la entrada.
Para compensar al invitado perdido, la V vacía 12 bowl hizo algo inesperado. El VO 5 unidad en la parte inferior volteada hacia adentro, como un paraguas que se invierte con el viento fuerte. Ahora, la cavidad del anfitrión se llenó con el oxígeno terminal negativo del VO "invertido" único 5 . Este cambio atómico para adaptarse a una nueva estructura, denominado reordenamiento politopal, nunca se había visto en grupos de óxidos metálicos. La transformación de la estructura podría controlarse mediante espectroscopia de infrarrojos.
"Luego tomamos la V vacía 12 y exploramos qué invitados podríamos volver a insertar en el cuenco, "dicen los autores." Nitrógeno, el metano y el monóxido de carbono fueron todos rechazados, pero el dióxido de carbono se absorbió fácilmente. Esto sugiere inmediatamente una forma de separar el CO 2 de otros gases ".
De hecho, V 12 y compañía 2 resultó ser un ajuste tan perfecto que CO 2 podría insertarse incluso a baja presión atmosférica. V 12 por lo tanto, podría ser una solución ideal en CO 2 captura para combatir el cambio climático, e incluso en CO 2 almacenamiento para la tecnología emergente de la fotosíntesis artificial.
