Новости химической науки > Новый класс атомных кластеров – супергалогены

Международная группа исследователей открыла новый класс магнитных супергалогенов (superhalogens)– класс чрезвычайно устойчивых атомных кластеров определенного состава и размера, которые могут быть использованы для создания улучшенных функциональных материалов, например, ранее неизвестных солей с уникальными магнитными или суперокислительными свойствами.

Строение кластеров Mn_xCl_2x+1 – магнитных супергалогенов нового класса. Синим обозначены атомы Mn, зеленым – Cl. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2011, DOI: 10.1002/anie.201007205)

Открытие было сделано благодаря сочетанию теоретических изысканий исследователей из Университета Содружества Вирджинии и Университета Пекина и экспериментов, проделанных командой из Университета Джона Хопкинса.

В отличие от обычных супергалогенов, состоящих из металлического центра, окруженного атомами галогенов, ядром новых магнитных супергалогенов являются фрагменты из атомов марганца и галогенов, взятые в стехиометрическом соотношении, дополнительный внешний атом галогена связывается уже с этим ядром.

Химические свойства новых частиц – магнитных супергалогенов похожи на химические свойства классических галогенов, точно также как и обычные галогены (рождающие соли) магнитные супергалогенные кластеры, могут образовывать соли, например, с натрием.

Состав ядра кластера супергалогена можно выразить формулой Mn_xCl_2x+1, где x = 1, 2, 3, и т.д.; с этим ядром может быть связан лишь один атом хлора. Атомы марганца характеризуются значительным магнитным моментом, что и определяет магнитные свойства супергалогенов.

Руководитель проекта Пуру Йена (Puru Jena) из Университета Содружества Вирджинии отмечает, что расчеты позволяют предположить возможность синтеза новых магнитных супергалогенов, заменив атом марганца на другой переходный металл, и хлор – на другой галоген. Йена поясняет, что высокая окислительная способность супергалогенов (превосходящая окислительную способность галогенов классиченских) объясняется тем, что эти кластеры проявляют гораздо большее сродство к электрону, чем одноатомные «аналоги». В плане практического применения новые супергалогены интересны не только благодаря высокой окислительной активности, но и своими магнитным свойствами. Исследователи уже предлагают способы использования «супергалогенид-анионов» – окислительная очистка воздуха от опасных для здоровья органических веществ промышленного или биологического происхождения.

Помимо практического применения новые супергалогенные кластеры представляют собой и теоретический интерес – то, что химические реакции этих частиц могут протекать с участием внутренних электронов атомов металла позволяет говорить о принципиально новых химических свойствах.

Ранее Йена с соавторами сообщали о синтезе новых частиц с высокой электроотрицательностью – гипергалогенов, которые можно получить, выстраивая строительные блоки – супергалогены (классического типа) вокруг центрального атома металла. В планах исследователей синтез гипергалогенов из супергалогенов нового типа, а также найти им применение.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2011, DOI: 10.1002/anie.201007205

метки статьи: #неорганическая химия, #новые материалы