2 stockage et capture.
A l'échelle moléculaire, les petits objets peuvent tenir à l'intérieur des plus grands, comme dans le monde de tous les jours. Les dispositions qui en découlent, appelées interactions hôte-invité, sont stabilisés par des forces non covalentes comme l'électrostatique et les liaisons hydrogène. Chaque hôte se fera un plaisir d'accueillir certaines molécules, en excluant les autres, en fonction de la taille de son entrée et de l'espace intérieur qu'il peut offrir au client.
Un tel hôte est V 12 —une sphère rugueuse constituée de 12 atomes du métal de transition vanadium, reliés par 32 atomes d'oxygène. La structure en forme de bol a une ouverture à une extrémité, avec une largeur de 0,44 nanomètres, parfait pour laisser entrer la bonne molécule pour se nicher à l'intérieur de la cavité.
"V 12 accepte une gamme d'invités à l'échelle de petits composés organiques, " dit Yuji Kikukawa, co-auteur de l'étude Kanazawa en Angewandte Chemie . "En réalité, c'est assez dur d'isoler un V vide 12 par lui-même. Pendant que l'hôte stabilise son invité, donc l'invité rend la pareille - si nous supprimons l'invité, l'hôte le remplace rapidement par une autre molécule."
Spectres IR de CH 2 Cl 2 -le V12 inséré et le V12 sans invité sont affichés dans les spectres noir et rouge, respectivement. La position maximale dans la région en surbrillance du V12 inséré par un invité et du V12 sans invité est différente en raison de la VO 5 renversement d'unité. Les spectres du V12 sans invité sont enregistrés sous pression atmosphérique de CO 2 (bleu) et CO (vert) à 25 ºC. De la position de pointe, CO 2 peut être interagi avec le bol V12 à l'intérieur, tandis que le CO ne montre aucune interaction avec le bol à l'intérieur. Crédit :Université de Kanazawa
Chaque atome de vanadium dans V 12 forme une pyramide carrée avec cinq oxygènes. Les oxygènes de chaque VO 5 pointer vers l'extérieur, tandis que la charge positive du vanadium remplit la cavité intérieure, aider à stabiliser les invités riches en électrons (ou anioniques). Cependant, l'équipe de Kanazawa a créé un V sans invité 12 pour la première fois, en utilisant un solvant, l'acétone, dont les molécules sont trop volumineuses pour passer par l'entrée.
Pour compenser l'invité manquant, le V vide 12 bol a fait quelque chose d'inattendu. Le VO 5 unité en bas retournée vers l'intérieur, comme un parapluie renversé par vent fort. Maintenant, la cavité hôte était remplie par l'oxygène terminal négatif du seul VO "à l'envers" 5 . Ce déplacement atomique pour s'adapter à une nouvelle structure, appelé réarrangement polytopal, n'avait jamais été observé dans les amas d'oxydes métalliques. La transformation de la structure a pu être suivie par spectroscopie infrarouge.
"Nous avons ensuite pris le V vide 12 et exploré quels invités nous pourrions réinsérer dans le bol, " disent les auteurs. " L'azote, le méthane et le monoxyde de carbone ont tous été rejetés, mais le dioxyde de carbone était facilement absorbé. Cela suggère immédiatement un moyen de séparer le CO 2 d'autres gaz."
En réalité, V 12 et Cie 2 s'est avéré si parfait que CO 2 peut être inséré même à basse pression atmosphérique. V 12 pourrait donc être une solution idéale en CO 2 capturer pour lutter contre le changement climatique, et même en CO 2 stockage pour la technologie émergente de la photosynthèse artificielle.
