Onlangs heeft het Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) in Japan, in samenwerking met wetenschappers uit Duitsland en Rusland, met succes een nieuwe metalloceenverbinding ontwikkeld. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het nieuwe nummer van het tijdschrift Nature Communications.
Metallocenen zijn organometallische verbindingen die bekend staan om hun veelzijdigheid en speciale "sandwich" -structuur. Wetenschappers wonnen in 1973 de Nobelprijs voor de Scheikunde voor hun baanbrekende onderzoek naar de chemische eigenschappen van metaal-organische verbindingen.
Metallocenen zijn veelzijdig omdat ze veel verschillende elementen kunnen "sandwichen" om een verscheidenheid aan verbindingen te vormen. Ze worden gebruikt in uiteenlopende toepassingen, waaronder de productie van polymeren, glucosemeters om het glucosegehalte in het bloed te meten, calcietzonnecellen en als katalysator. De chemische structuur van metallocenen maakt de vorming van complexen met maximaal twintig elektronen mogelijk, maar de 18-elektronenstructuur heeft de meeste voorkeur omdat deze de meest stabiele versie is.
Het hebben van meer dan 18 elektronen is volgens de onderzoekers zeldzaam, omdat zodra je voorbij de 18 elektronen gaat, de chemische bindingen van het metalloceen beginnen te verlengen, breken en van structuur veranderen. Het team voegde deze keer nog twee elektronen toe aan het 19-elektronenmetalloceen, waardoor een 21-elektronenmetalloceen ontstond. De meeste mensen dachten voorheen dat dit onmogelijk was, maar het nieuw ontwikkelde 21-elektron-metalloceen is zowel in oplossing als in vaste toestand stabiel en kan gedurende lange tijd worden bewaard.
Met dit nieuwe metalloceen zouden onderzoekers nieuwe materialen kunnen creëren voor gebruik in de geneeskunde, katalyse en energie, waardoor belangrijke mondiale problemen kunnen worden opgelost en de kwaliteit van het menselijk leven kan worden verbeterd.
Omdat de sandwichstructuur van het metalloceen gemakkelijk kan worden gewijzigd, is het meest uitdagende deel van het onderzoek het bewijzen dat stikstof zich met succes aan kobalt heeft gebonden zonder de sandwichstructuur te veranderen. De onderzoekers moesten ook rigoureus bewijzen dat metallocenen correct gebonden waren aan alle aangrenzende koolstofatomen en dat de stikstofatomen verbonden waren met de kobaltatomen.
