Ερευνητική ομάδα του ινστιτούτου KAIST κατάφερε να ανατρέψει τη διαχρονική σειρά σταθερότητας Irving-Williams, σύμφωνα με την οποία ο χαλκός σχηματίζει τα πιο σταθερά συμπλέγματα μεταξύ των μεταβατικών μετάλλων.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Journal of the American Chemical Society», πέτυχε την ανατροπή αυτή τροποποιώντας αποκλειστικά τους ασθενείς δεσμούς υδρογόνου στο περιβάλλον γύρω από το μέταλλο.
Η ανατροπή της σειράς Irving-Williams
Η σειρά Irving-Williams αποτελεί έναν εμπειρικό κανόνα που κατατάσσει τη σταθερότητα των μετάλλων από το μαγγάνιο έως τον χαλκό και τον ψευδάργυρο. Παραδοσιακά, ο χαλκός παρουσιάζει την υψηλότερη σταθερότητα λόγω της τάσης του να παραμορφώνει δομικά το περιβάλλον του για να βελτιστοποιήσει τις ηλεκτρονιακές του αλληλεπιδράσεις.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν παράγωγα της φλαβίνης για να δημιουργήσουν ένα σταθερό πλαίσιο γύρω από διάφορα μέταλλα. Οι δεσμοί υδρογόνου στο εξωτερικό περιβάλλον περιόρισαν τη δομική ευελιξία του χαλκού, εμποδίζοντάς τον να υιοθετήσει την προτιμώμενη παραμορφωμένη γεωμετρία του. Εξαιτίας αυτού του περιορισμού, η σταθερότητα του χαλκού μειώθηκε επιλεκτικά, δημιουργώντας μια τάση αντίθετη από την αναμενόμενη.
Εφαρμογές στη διαχωριστική χημεία και τους καταλύτες
Η ανακάλυψη αποδεικνύει ότι η σχετική σταθερότητα των μεταλλικών συμπλόκων δεν καθορίζεται αμετάκλητα από τις εγγενείς ιδιότητες των μετάλλων, αλλά μπορεί να ρυθμιστεί μέσω του περιβάλλοντος μοριακού πλαισίου.
Η συγκεκριμένη προσέγγιση ανοίγει νέους δρόμους για τον επιλεκτικό διαχωρισμό και την ανάκτηση συγκεκριμένων μετάλλων από μείγματα. Παράλληλα, προσφέρει νέα εργαλεία για τον σχεδιασμό αποτελεσματικότερων καταλυτών και βιομιμητικών συστημάτων, προσομοιώνοντας τον τρόπο με τον οποίο τα ένζυμα στον ανθρώπινο οργανισμό επιλέγουν συγκεκριμένα μέταλλα για τη λειτουργία τους.
