Superatoms Mimikri Unsur Memberikan Perspektif Baru pada Tabel Periodik Kimiawi

Tinuku
(KeSimpulan) Mengubah timah menjadi emas adalah usaha yang mustahil, tetapi sejenis "kimiawi" tidak hanya mungkin tapi juga biaya yang efektif. Tiga peneliti dari Penn State telah menunjukkan bahwa kombinasi dari unsur atom tertentu memiliki tanda elektronik yang meniru tanda elektronik unsur-unsur lain. Pemimpin tim peneliti A. Welford Castleman Jr dan Eberly Distinguished Chair dari Science juga Evan Pugh Professor di Departments of Chemistry and Physics, mengatakan "temuan ini dapat membuat banyak bahan-bahan murah untuk aplikasi luas seperti sumber energi baru, metode pengurangan polusi, dan katalis industri yang sangat bergantung proses kimia."

Para peneliti juga menunjukkan bahwa atom-atom yang telah diidentifikasi dalam peristiwa ‘mimikri’ ini dapat diprediksi hanya dengan melihat tabel periodik. Tim menggunakan eksperimen lanjutan dan teoritis untuk mengukur temuan baru yang tak terduga ini. "Kita mendapatkan perspektif baru dalam tabel periodik," kata Castleman. Temuan tim diterbitkan pada 28 Desember 2009 journal Proceedings of the National Academy of Sciences.

Castleman dan timnya yang meliputi Samuel Peppernick dari Penn State, seorang mantan mahasiswa yang sekarang adalah peneliti postdoctoral di Pacific Northwest National Laboratory, dan Dasitha Gunaratne seorang mahasiswa pascasarjana Penn State, menggunakan teknik photoelectron imaging spectroscopy untuk memeriksa kesamaan antara titanium monoxide dan nickel, zirconium monoxide dan palladium, serta tungsten carbide dan platinum. "Spektroskopi fotoelekron mengukur energi yang diperlukan untuk menghilangkan elektron berbagai status elektronik dari atom atau molekul, sementara secara bersamaan mengambil snapshot dari elektron-detasemen peristiwa ini dengan kamera digital," kata Castleman.

"Metode ini memungkinkan kita untuk menentukan energi pengikatan elektron dan juga untuk mengamati langsung sifat orbital elektron yang tinggal sebelum mereka terpisah. Kami menemukan bahwa jumlah energi yang diperlukan untuk menghilangkan elektron dari molekul monoksida titanium adalah sama dengan jumlah energi yang diperlukan untuk menghilangkan elektron dari atom nikel. Hal yang sama juga berlaku untuk sistem zirkonium monoksida dan paladium serta tungsten karbida dan platinum. Kuncinya adalah bahwa semua pasangan tersebut terdiri dari spesies isoelektrik dimana atom dengan konfigurasi elektron yang sama." kata Castleman yang mencatat bahwa kasus ini, istilah isoelektronik mengacu pada jumlah elektron yang ada di kulit terluar sebuah atom atau molekul.

Tim melihat penampakan pada gambar dari data fotoelekron spektroskopi. Titik terang pada gambar yang sesuai dengan energi yang dipancarkan elektron selama dihapus dari atom kerang luar, tampaknya pasangan spesies serupa dalam tiga sistem yang dipelajari. Demikian juga, tampilan grafis puncak energi adalah serupa di antara pasangan dan perhitungan teoretis juga mengakibatkan pasangan memiliki tingkat energi yang cocok. Castleman menjelaskan bahwa molekul titanium monoksida, zirkonium monoksida, dan tungsten karbida adalah masing-masing superatoms nikel, paladium, dan platinum.

Superatoms adalah kelompok atom yang menunjukkan beberapa properti dari elemen atom. Peneliti sebelumnya yang bekerja di laboratorium Castleman telah terlibat meneliti gagasan superatoms. Salah satu eksperimen sebelumnya menunjukkan bahwa sebuah cluster klaster dari 13 atom aluminium berperilaku seperti satu atom iodin. Menambahkan sebuah elektron tunggal aluminium pada sistem atom ini menghasilkan berperilaku seperti gas atom yang langka. Lebih jauh lagi, ditunjukkan bahwa sebuah cluster dari 14 atom aluminium memiliki reaktivitas yang mirip dengan atom alkaline tanah.

Sekarang, penelitian baru Castleman mengambil ide superatom ke tingkat yang baru dan memberikan suara kuantitatif dasar bagi konsep superatoms. "Tampaknya kita dapat memprediksi kombinasi elemental yang meniru ’atom unsur atom lain’ sebagai contoh, dengan melihat tabel periodik, anda bisa memprediksi bahwa titanium monoksida akan menjadi superatom nikel. Cukup mulai dari titanium yang memiliki empat elektron kulit terluar dan memindahkan enam unsur ke kanan, karena atom oksigen memiliki enam elektron kulit terluar. Unsur berakhir di nikel yang 10 elektron kulit terluar membuatnya isoelektrik dengan kulit luar 10 elektron molekul yang dihasilkan dari kombinasi titanium dan oksigen. Kami pikir temuan ini pastilah kebetulan yang aneh, jadi kita mencobanya dengan atom lain dan kami menemukan bahwa sebuah pola kembali muncul," kata Castleman.

Castleman mengatakan tetap tidak diketahui apakah pola itu akan terjadi di seluruh tabel periodik atau jika akan dibatasi untuk hanya sebagian darinya. Sekarang ini, timnya sedang bekerja melalui transisi atom logam. Di masa depan, mereka berencana untuk mengambil satu langkah penelitian lebih lanjut untuk meneliti apakah superatoms secara kimiawi serupa dengan masing-masing atom tunggal. "Platinum digunakan dalam hampir semua catalytic converters di mobil, tapi sangat mahal. Sebaliknya, tungsten karbida yang meniru platinum itu murah. Sebuah jumlah uang yang signifikan dapat disimpan jika produsen konverter katalis dapat menggunakan tungsten carbide dan bukan platina. Demikian juga, paladium digunakan dalam proses pembakaran tertentu, namun menirukan zirkonium monoksida yang lebih murah dengan faktor 500. Temuan baru kami menarik dari kedua ilmiah serta sudut pandang praktis," kata Castleman.
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment