¿Cómo se separa el dióxido de carbono del monóxido de carbono? Una forma, mostrada por un nuevo estudio de la Universidad de Kanazawa, es utilizar un tazón de vanadio. Más precisamente, un grupo de moléculas de vanadato esférico y hueco puede discriminar entre CO y CO 2 , permitiendo usos potenciales en CO 2 almacenamiento y captura.
A escala molecular, los objetos pequeños pueden caber dentro de los más grandes, al igual que en el mundo cotidiano. Los arreglos resultantes, conocidos como interacciones huésped-huésped, se estabilizan por fuerzas no covalentes como electrostática y enlaces de hidrógeno. Cada huésped estará felizmenteabsorber ciertas moléculas, mientras que excluye otras, dependiendo del tamaño de su entrada y cuánto espacio interior puede ofrecer al huésped.
Uno de esos anfitriones es V12, una esfera rugosa hecha de 12 átomos del metal de transición vanadio, conectada a través de 32 átomos de oxígeno. La estructura en forma de cuenco tiene una abertura en un extremo, con un ancho de 0.44 nanómetros, perfecta para dejaren la molécula correcta para acurrucarse dentro de la cavidad.
"V12 acepta una gama de invitados en la escala de pequeños compuestos orgánicos", dice Yuji Kikukawa, co-corresponsal del estudio Kanazawa en Angewandte Chemie . "De hecho, es bastante difícil aislar un V12 vacío por sí mismo. Mientras el huésped estabiliza a su huésped, el invitado devuelve el favor; si eliminamos al huésped, el anfitrión lo reemplaza rápidamente con otra molécula".
Cada átomo de vanadio en V12 forma una pirámide cuadrada con cinco oxígenos. Los oxígenos de cada VO 5 apunte hacia afuera, mientras que la carga positiva de vanadio llena la cavidad interna, ayudando a estabilizar a los invitados ricos en electrones o aniónicos. Sin embargo, el equipo de Kanazawa creó un V12 sin invitados por primera vez, usando un solvente -acetona: cuyas moléculas son demasiado voluminosas para pasar por la entrada.
Para compensar al huésped perdido, el recipiente V12 vacío hizo algo inesperado. El VO 5 la unidad en la parte inferior se volteó hacia adentro, como un paraguas que invierte con viento fuerte. Ahora, la cavidad del huésped estaba llena por el oxígeno terminal negativo del único VO "al revés" 5 . Este desplazamiento atómico para acomodar una nueva estructura, denominada reordenamiento politopal, nunca se había visto en grupos de óxidos metálicos. La transformación de la estructura podría controlarse mediante espectroscopía infrarroja.
"Luego tomamos el V12 vacío y exploramos qué invitados podríamos volver a insertar en el recipiente", dicen los autores. "El nitrógeno, el metano y el monóxido de carbono fueron rechazados, pero el dióxido de carbono fue absorbido fácilmente. Esto sugiere inmediatamente una formapara separar CO 2 de otros gases "
de hecho, V12 y CO 2 resultó un ajuste tan perfecto que el CO 2 podría insertarse incluso a baja presión atmosférica. Por lo tanto, V12 podría ser una solución ideal en CO 2 captura para combatir el cambio climático, e incluso en CO 2 almacenamiento para la tecnología emergente de la fotosíntesis artificial.
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Materiales proporcionados por Universidad de Kanazawa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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