Grupa A. Welforda Castlemana wysunęła przypuszczenie, że idea superatomów – klasterów atomów jednego pierwiastka, posiadających właściwości innego pierwiastka, może odnosić się również do cząsteczek. Według nich cząsteczka tlenku tytanu (TiO) miałaby mieć takie same właściwości elektroniczne, jak nikiel, tlenek cyrkonu (ZrO) – jak pallad, a węglik wolframu (WC) – jak platyna.

"Wygląda na to, że jesteśmy w stanie przepowiedzieć, jakie połączenia pierwiastków są konieczne, aby utworzyć superatomy. Wystarczyło spojrzeć na tablicę Mendelejewa, aby zobaczyć, że tlenek tytanu stworzy superatom niklu” – wyjaśnia Welford.

Tytan na swojej zewnętrznej powłoce posiada cztery elektrony. Przechodząc w tablicy okresowej pierwiastków o 6 pierwiastków na prawo – gdyż tyle właśnie elektronów zewnętrznych posiada tlen – dochodzimy do niklu, posiadającego dziesięć zewnętrznych elektronów. Połączenie czterech i sześciu elektronów tworzy powłokę izoelektronową w stosunku do powłoki niklu. Na początku naukowcy myśleli, że jest to jedynie czysty zbieg okoliczności, lecz później stwierdzili, że należy ten fakt zbadać w praktyce.

Obecnie naukowcy badają metale przejściowe, a następnie spróbują wyjaśnić, czy superatomy posiadają podobne właściwości chemiczne, co odpowiadające im pod względem elektronowym pierwiastki. Odkrycie to jest bardzo ciekawe nie tylko z naukowego, lecz również z praktycznego punktu widzenia. Jeśli okaże się bowiem, że również właściwości chemiczne superatomów są identyczne jak właściwości pojedynczych pierwiastków, będzie to wielka szansa dla przemysłu chemicznego – zamiast drogich pierwiastków będzie można wykorzystywać bowiem ich izoelektronowe analogi – superatomy złożone z tańszych pierwiastków. Droga platyna często wykorzystywana jest w charakterze katalizatora. A tymczasem można by zaoszczędzić, stosując zamiast niej o wiele tańszy węglik wolframu.

Szczegóły odkrycia zostały opublikowane w wolnym dostępie w magazynie PNAS. JSL

źródło:  www.science.psu.edu