ТОП-10 відкриттів і подій в хімії 2023 року

ТОП 10 2023

Представляємо 10 цікавих відкриттів і подій, які змінили світ хімії у 2023 році.

Перша сполука гексазину [03/2023]

У статті, опублікованій на початку березня в Nature Chemistry, повідомлялося про синтез нової сполуки азоту. Дослідники з Великобританії, Китаю, Швеції та Німеччини отримали ароматичну кільцеву структуру з формулою K 9 N 56 . Сполука була утворена реакцією азоту з KN 3 в комірці алмазного ковадла з лазерним нагріванням за умов високого тиску (46 і 61 ГПа) і температури (понад 2000 К) .

Спостережувана структура мала, наприклад, кільця гексазину у формі аніонів [N 6 ] 4- . Вони дотримуються правила ароматичності Хюккеля. Крім того, макромолекулярна сполука також містила плоскі кільця N5 і димери N2.

Поки що шестичленне кільце азоту під назвою гексазин було лише теоретично запропоновано як ланцюг. Ароматичність цього елемента була обмежена пентазолятною формою [N 5 ] – . Вищезазначена команда вчених є першою, хто може похвалитися синтезом високомолекулярної комплексної сполуки K 9 N 56 , яка має у своїй структурі аніон [N 6 ]

Чудо-ліки, розроблені для смертельно отруйних видів грибів [05/2023]

Amanita phalloides, широко відомий як шапинковий мухомор, є одним із найтоксичніших видів грибів для людини. Він відповідальний за близько 90% усіх смертельних отруєнь від споживання грибів. Найпотужнішим токсином гриба, відповідальним за постійне пошкодження печінки та інших органів людини, є α-аманітин . Навіть агресивні способи лікування цієї поганки інколи в більшості випадків неефективні.

Тим не менш, дослідження, опубліковане в травні в Nature, дає надію на майбутню боротьбу з отруєнням смертельною кришкою. Команда дослідників за допомогою методу CRISPR створила пул клітин з різними мутаціями, спостерігаючи, які фактори можуть вплинути на їх стійкість до α-аманітину . Результати експерименту показали, що клітини, в яких був відсутній білок STT3B, не були знищені токсином. Серед відомих схвалених медичних речовин барвник – індоціаніновий зелений (ICG) – був запропонований як специфічний інгібітор STT3B . Сполука зазвичай використовується в медичній візуалізації та може бути потенційним специфічним антидотом при отруєнні α-аманітином . Експерименти на мишах показали, що прийом зеленого індоціаніну через чотири години після прийому гриба значно збільшив виживаність і захистив їх від токсину, зупинивши пошкодження печінки.

Метил-катіон, виявлений у космосі [06/2023]

Хімічні властивості елемента вуглець були предметом багатьох досліджень протягом багатьох років. Спостереження в цій області наближають нас до розуміння таємниць еволюції життя на Землі, а також можливості його розвитку деінде у Всесвіті.

У червні міжнародна група вчених опублікувала зображення, зроблене за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба NASA. На зображенні була зображена нова, раніше не спостережувана сполука вуглецю – метил-катіон CH 3 + . Частинка розташована в зоряній системі на відстані приблизно 1350 світлових років від нас – туманності Оріона.

Ультрафіолетове випромінювання в космосі має деградуючий вплив на більшість органічних структур. Однак вчені припускають, що ця енергія відіграє важливу роль в утворенні катіонів метилу. Іон, щойно утворився, піддається подальшим хімічним реакціям для створення більш складних молекул вуглецю – слідів життя .

Вчені визначили структуру монооксиду бору [07/2023]

Хімічна сполука з молекулярною формулою BO була вперше запропонована в 1940-х роках. Проте визначити його структуру було неможливо через обмежений доступ до технологій на той час. Сучасний науковий інтерес до плоских структур бору знову привернув увагу до оксиду, описаного майже століття тому.

Удосконалені методи спектроскопії ЯМР (ядерного магнітного резонансу) допомогли команді Фредеріка А. Перраса визначити найбільш імовірну орієнтацію частинок оксиду бору. Вчені Еймса помітили, що молекули-попередники в реакції розташовувалися паралельно одна одній, утворюючи так звані 2D «нанопласти», що складаються з кілець B 4 O 2 з кисневими містками. У результаті досліджень порошкової дифракції було додатково припущено, що ці одиниці утворюють шари з нерегулярним малюнком укладання. За словами Ф. А. Перраса – макет нагадує стос паперу, кинутий на стіл – трохи дезорганізований, але зберігаючи свою форму. Проведені вимірювання збігаються з попередніми припущеннями структури BO, оціненими в 1961 році .

Циклоцени – нові циклічні структури [08/2023]

Галузь металоорганічної хімії зосереджена на органічних сполуках, які мають принаймні один зв’язок між атомом металу та вуглецю. Серед різноманітних структур є комплекси, які шаруються певним чином. Першою такою відкритою сполукою був фероцен. На його прикладі легко зрозуміти структуру металоорганічних комплексів, центральний атом – метал – оточений групою з’єднаних з ним лігандів.

У 2023 році команда Пітера Роскі з Технологічного інституту Карлсругера розробила й описала новий тип комплексів під назвою «циклоцени». Ці сполуки можуть містити до 18 одиниць шару. Циклоцени мають циклооктатетраєнові (COT) ліганди, кожна з яких приєднана до двох силанових груп. Ліганди COT оточують металеві (наприклад, стронційні) центри, розташовуючись у характерному кільці навколо атома. Вчені покладають надії на корисність нових сполук у майбутньому металоорганічної хімії.

Найбільш водонепроникна поверхня [10/2023]

Гідрофобність означає здатність матеріалу відштовхувати молекули води. Водостійкі покриття широко використовуються в багатьох сферах життя. Щоб задовольнити зростаючі вимоги до матеріалів, дослідження в галузі нанотехнологій протягом останніх трьох десятиліть сприяли розробці численних передових гідрофобних структур.

Використовуючи спеціальний реактор, команда дослідників з Університету Аалто у Фінляндії запропонувала абсолютно нову форму «рідкоподібних омніфобних поверхонь». Їхня робота є першим прикладом експериментів у цій галузі на надзвичайно детальному рівні наночастинок. Вищезазначені поверхні мають ковалентно зв’язані молекулярні шари, пов’язані з субстратом, з одночасною здатністю бути високорухливими. Їх властивості можна порівняти з шаром мастила між краплями води і самою поверхнею.

Серед інших існуючих конструкцій – за характеристиками ця є найбільш слизькою та текучою поверхнею у світі. Вважається, що омніфобні наночастинки можуть знайти застосування, наприклад, у процесах теплопередачі в трубах і системах, видаленні зледеніння поверхонь і запобіганні випаровуванню. Багатообіцяючий потенціал для розроблених поверхонь також можна побачити в галузі мікрофлюідики.

Хімічні досліди Леонардо да Вінчі [10/2023]

Леонардо да Вінчі прославився як одна з найбільш впізнаваних постатей епохи Відродження. Художник мав багато талантів, які він втілив у вічні твори мистецтва чи винаходи. Нещодавні аналізи мікрозразків фарб, використаних у його роботах, «Мона Ліза» та «Таємна вечеря», показують, що да Вінчі не лише чудово малював, але й ефективно експериментував, щоб отримати найкращі властивості своїх компонентів.

Міжнародна група вчених вказала на наявність токсичних сполук свинцю в базовому шарі обох картин . Художник, ймовірно, намагався нанести товсті смуги свинцевого пігменту, додатково насичуючи масло, використане на полотні, оксидом свинцю (PbO). Використовуючи методи рентгенівської дифракції та інфрачервоної спектроскопії, дослідники визначили, що картини містять не лише свинцеві білила, а й набагато рідкісну сполуку: плюмбонакрит (Pb 5 [CO 3 ]O[OH] 2 ), яка є стабільною лише в лужному середовищі. середовищ. Це відкриття може свідчити про те, що Леонардо був піонером цієї техніки малювання.

2023 «Польська Нобелівська премія» [11/2023]

Нагороди Фундації польської науки у 2023 році вручалися в 32-й раз. Нагороду часто називають «польською Нобелівською премією», оскільки вона вважається найважливішою науковою нагородою в Польщі. Вона присуджується «видатним ученим за особливі наукові досягнення та відкриття, які розсувають межі пізнання, відкривають нові дослідницькі перспективи, роблять видатний внесок у цивілізаційний і культурний прогрес нашої країни та забезпечують їй чільне місце у вирішенні найамбітніших завдань. сучасного світу».

Цього року Премію в галузі хімії та матеріалознавства отримав проф. Марчін Степень з хімічного факультету Вроцлавського університету. Нагорода присуджена «за розробку та отримання нових ароматичних сполук з унікальними структурами та властивостями».

Поняття «ароматичність» відоме в хімії з другої половини 19 століття і постійно розвивалося завдяки вченим, таким як професор Степень. Плодом його наукової роботи став дизайн і синтез нових ароматичних і антиароматичних молекул, які відрізнялися унікальною структурою і незвичайними, часто тривимірними формами. Це важливі досягнення з когнітивної точки зору, але вони також відкривають нові можливості застосування цих сполук як функціональних органічних матеріалів. Молекули, синтезовані нагородженим професором, можуть надихнути на пошук нових органічних матеріалів (особливо функціональних барвників), які можуть знайти застосування у фотоелектричних і світлодіодних пристроях, або у фототерапії та медичній діагностиці, серед іншого.

Рідкі метали у виробництві каталізаторів [11/2023]

Листопад 2023 року приніс хороші новини від групи вчених з Австралії, які виявили, що рідкі метали можна використовувати для виробництва каталізаторів. Поки що вони в основному виготовлялися з твердих матеріалів, включаючи метали або металоорганічні сполуки. Тим не менш, їх використання вимагало високих температур, що призводило до збільшення споживання енергії та викидів парникових газів.

Група дослідників під керівництвом професора Куроша Калантар-Заде вивчала доцільність використання рідких металів (наприклад, галію), які можуть бути каталізаторами при більш низьких температурах. Це зменшило б споживання енергії та, таким чином, скоротило викиди парникових газів у хімічному секторі. Це дуже важливо, оскільки промисловість відповідає за значну частину глобальних викидів. Крім того, більша гнучкість рідких металів, порівняно з твердими металами, дає можливість підвищити продуктивність каталізаторів.

Вчені з Австралії планують продовжити дослідження. Якщо їх відкриття буде здійсненним, це може призвести до впровадження нових, більш екологічних процесів у хімічному виробництві.