Prvi i najpoznatiji metalocen je „ferocen“, koji sadrži jedan atom gvožđa. Danas se sendvič kompleksi mogu naći u mnogim udžbenicima neorganske hemije, a veza i elektronska struktura metalocena se predaje na osnovnim kursevima hemije. Sendvič molekuli takođe igraju važnu ulogu u industriji, gde se koriste kao katalizatori i u sintezi specijalnih metalopolimera.
Niko ne zna tačno koliko danas ima sendvič molekula, ali broj je sigurno u hiljadama. I svi imaju jednu zajedničku stvar: jedan atom metala koji se nalazi između dva ravna prstena atoma ugljenika.
Barem se tako mislilo do 2004. godine, kada je istraživačka grupa sa Univerziteta u Sevilji došla do zapanjujućeg otkrića. Španski istraživački tim uspeo je da sintetiše sendvič molekul koji sadrži ne jedan već dva atoma metala. Dugo vremena je ovaj „dimetalocen“ koji sadrži dva atoma cinka ostao jedini primer te vrste sve dok grupa u Velikoj Britaniji nije uspela prošle godine da sintetiše veoma sličan molekul koji je sadržao dva atoma berilijuma.
Ali sada je Inga Bišof, studentkinja doktorskih studija u istraživačkom timu dr Andre Šefera na Univerzitetu Sarland, napravila veliki korak dalje. Uspela je da sintetiše u laboratoriji prvi ‘heterobimetalni’ sendvič kompleks na svetu — dimetalocen koji sadrži dva različita atoma metala.
Ubrzo nakon otkrića prvog dimetalocena 2004. godine, teorijski rad je pokazao da dimetaloceni ne moraju nužno da sadrže dva identična atoma metala, kao i da bi kompleks sa dva različita atoma metala takođe trebalo da bude stabilan. Ova predviđanja su napravljena na osnovu proračuna kvantno-hemijskog modeliranja pomoću moćnih računara. Uprkos ovoj predviđenoj stabilnosti, svi pokušaji da se stvori takav molekul u laboratoriji bili su neuspešni sve do Bišofovog trenutnog prodora.
„Zaista je uzbudljivo i posebno kada shvatite šta držite u rukama. Golim okom, to samo izgleda kao još jedan beli prah. Ali još uvek mogu da se setim trenutka kada smo prvi put videli eksperimentalno utvrđenu molekularnu strukturu na ekran kompjutera i znali smo da imamo sendvič molekul sa dva različita atoma metala“, rekao je dr Šefer.
„Koje ugljenične prstenove izaberete je isto toliko važno kao i koje atome metala želite da zatvorite između njih. Ovo je kritično jer elektronske strukture cikličnih ugljeničnih prstenova i atoma metala moraju da se poklapaju jedna sa drugom“, objasnio je Bišof.
„Metali sadržani u našem ‘heterobimetalnom dimetalocenu’ su litijum i aluminijum. Proračuni su predvideli da će ova dva metala biti pogodni kandidati jer je njihova elektronska struktura u izvesnom smislu slična onoj kod dva atoma cinka, za koje smo znali da bi mogli da formiraju stabilan dimetalocen.“ “
Ali ono što zvuči tako jednostavno i jasno, bili su potrebni meseci da se postigne. Ispostavilo se da je molekul toliko reaktivan da se može sintetizovati, skladištiti i analizirati samo pod inertnim azotnim ili argonskim pokrivačem. Ako bi došao u kontakt sa vazduhom, jednostavno bi se raspao.
Kada je sintetizovan, molekul je trebalo da se okarakteriše, u šta je učestvovao čitav tim naučnika sa Univerziteta Saarland. Rezultati njihovog rada su sada objavljeni u Nature Chemistry.
„Naš heterobimetalni dimetalocen predstavlja ono što je zapravo potpuno nova klasa sendvič molekula“, rekao je vođa grupe dr Šefer. „Ko zna, možda će i to jednog dana biti uvršteno u đački udžbenik. Ali pre svega, treba ga dalje proučavati.
„Trenutno imamo prilično dobro razumevanje njegove strukture, ali još uvek znamo vrlo malo o njegovoj reaktivnosti. Ako pronađemo druge pogodne kombinacije atoma metala, moglo bi se pokazati mogućim u budućnosti da se sintetišu drugi heterobimetalni dimetaloceni.“
