Superatomiska kristaller |

När vi pratar om olika atomer gör vi skillnader mellan tre olika mängder: antalet protoner (positivt laddade partiklar), neutroner (neutralt laddade partiklar) och elektroner (negativt laddade partiklar) som finns i. Kärnan är den centrala kroppen i en atom och är där neutroner och protoner är belägna. Elektroner "kretsar" kärnan som en planet runt en sol men i ett moln fullt av sannolikhet för deras exakta "bana." Det är hur mycket av varje partikel som vi har som kommer att avgöra atomens status. Till exempel med en kväveatom kontra en syreatom noterar vi hur många av varje partikel som finns i varje atom (för kväve är det 7 av vardera och för syre är det 8 av vardera). Isotoper, eller versioner av en atom där den har olika mängder av partiklarna från huvudatomen, finns också. Men nyligen upptäcktes att man under vissa förhållanden kan få en grupp atomer att agera kollektivt som en superatom.

Denna superatom har en kärna som består av en samling av samma typ av atom, med alla grupper av protoner och neutroner samlade i centrum. Elektronerna migrerar emellertid och bildar ett stängt skal runt kärnan. Detta är när den orbitalnivå som de yttersta elektronerna existerar i är stabil och ligger runt atomerna. Således omges gruppen av kärnor av elektroner och är kollektivt känd som en superatom.

Men existerar de utanför teorin? A. Welford Castlenar i Penn State och Shiv N. Khama vid Virginia Commonwealth skapade tekniken för att alstra sådana partiklar. Med hjälp av aluminiumatomer fick de att smälta samman med en kombination av laserpolarisering (förse dem med en viss mängd energi såväl som position och fasförändring) och en trycksatt ström av heliumgas. Kombinerad fångar den kärnorna och förutsätter att den är i en stabil konfiguration av en superatom (16).

Med denna teknik kan speciella föreningar skapas. Till exempel används aluminium i raketbränsle som tillsatsmedel. Det ökar mängden drivkraft som driver fram raketen, men när den introduceras till syre bryts aluminiumbindningarna med bränslet, vilket minskar förmågan att syntetisera i stora mängder (aka maximering av förhållandena). Men en superatom med 13 aluminiumatomer och en extra elektron har inte denna reaktion på syre, så det kan vara en perfekt lösning (16). Vem vet vad mer som kan vara runt hörnet i det här spännande nya fältet. Tyvärr är en barriär mot detta nya fält förmågan att syntetisera superatomerna. Det är inte en enkel process och är därför kostnadseffektiv, men en dag kan det vara och vem vet vilka applikationer som kommer att presenteras för oss.

En bild av ett kluster av 13 aluminiumatomer som en superatom. |

Och kan superatomer bilda molekyler? Det är säkert, som demonstrerat av Xavier Roy från Columbia University. Med hjälp av superatomer gjorda av 6 koboltatomer och 8 selenatomer kunde han och hans team bilda enkla molekyler - två till tre superatomer per molekyl. Och för att binda superatomerna, togs andra atomer in som hjälpte till att uppfylla de elektronkrav som behövs. Ingen vet ännu vilka användningsområden de kan användas för, men potentialen för ny vetenskap här är häpnadsväckande (Aron).

Ta till exempel Ni2 (acac) 3+, bildad när nickel (II) acetylacetonat, en typ av salt, placerades i en masspektrometer och sattes under elektrosprayjonisering. Detta tvingade saltet att bilda till superatomer när spänningar steg upp, och dessa skickades till kvävemolekyler för att undersöka deras egenskaper. Dessa joner bildade med Ni2O2 kvar som den centrala kärnens superatomiska inslag i den. Intressant nog gör jonens egenskaper att det är en stor kandidat som katalysator, vilket ger den en fördel i att utnyttja CC-, CH- och CO-bindningar ("Superatomic").

Och sedan finns det superatomiska kristaller som består av C 60- kluster. Tillsammans har klusterna hexagonala och femkantiga mönster i formen, vilket orsakar vissa rotationsegenskaper i vissa och andra gånger icke-roterande egenskaper hos andra. Inte alltför överraskande håller de roterande klustren inte fast värmen men de fasta leder det bra. Men att ha en blandning av detta skapar inte idealiska termiska förhållanden, men det kanske kan användas för framtida forskare ... (Kulick)

Citerade verk

Aron, Jacob. "De första superatom-molekylerna banar väg för den nya rasen av elektronik." Newsscientist.com . Reed Business Information Ltd., 20 juli 2016. Web. 09 februari 2017.

Kulick, Lisa. "Forskare utformar fasta ämnen som styr värme med snurrande superatomer." innovation-report.com . innovations-rapport, 7 september 2019. Webben. 01 mars 2019.

Stone, Alex. Super-atomer. Upptäck: februari 2005. 16. Skriv ut.

"Superatomisk nickelkärna och ovanlig molekylär reaktivitet." innovation-report.com . innovationsrapport, 27 februari 2015. Webb. 01 mars 2019.

  • Varför finns det asymmetri mellan material och antimateria ...
    Big Bang var händelsen som startade universum. När det började var allt i universum energi. Cirka 10 ^ -33 sekunder efter pausen bildades material från energin när den universella temperaturen sjönk till 18 miljoner miljarder miljarder grader ...
  • Vad är skillnaden mellan Matter och Antimatter ...
    Skillnaden mellan dessa två former av materia är mer elementär än det verkar. Det vi kallar materia är allt som består av protoner (subatom-partikel med positiv laddning), elektroner (sub-atompartikel med negativ laddning), ...