Organometalna jedinjenja, molekuli sastavljeni od atoma metala i organskih molekula, često se koriste za ubrzavanje hemijskih reakcija i odigrala su značajnu ulogu u unapređenju oblasti hemije.
Metaloceni, vrsta organometalnih jedinjenja, poznati su po svojoj svestranosti i posebnoj „sendvič“ strukturi. Njihovo otkriće bilo je značajan doprinos oblasti organometalne hemije i dovelo je do dodele Nobelove nagrade za hemiju 1973. godine naučnicima koji su otkrili i objasnili njihovu strukturu sendviča.
Svestranost metalocena je zbog njihove sposobnosti da „sendvič“ mnogo različitih elemenata formiraju različita jedinjenja. Mogu se koristiti u različitim primenama, uključujući proizvodnju polimera, glukometara — koji se koriste za merenje količine glukoze u krvi, perovskit solarnih ćelija i kao katalizator, supstanca koja povećava brzinu hemijske reakcije bez konzumiranja ili menja sama reakcija.
Dr Satoši Takebajaši, istraživač Grupe za nauku i tehnologiju na Okinavskom institutu za nauku i tehnologiju (OIST), zajedno sa dr Hjung-Been Kangom, naučnikom u Inžinjerskom odseku OIST-a, i naučnicima iz Nemačke, Rusije i Japana , je uspešno razvio novo jedinjenje metalocena u OIST-u.
Hemijska struktura metalocena može da prihvati različite brojeve elektrona, omogućavajući formiranje kompleksa sa do 20 elektrona. Međutim, struktura od 18 elektrona je najpoželjnija jer je najstabilnija verzija.
„Poznato je da je više od 18 elektrona retkost, jer ako odstupite od 18, hemijske veze metalocena počinju da se izdužuju, pucaju i menjaju strukturu. Međutim, dodali smo još dva elektrona metalocenu od 19 elektrona i stvorili 21-elektronski metalocen. Mislim da većina ljudi nije mislila da je to moguće, ali naš 21-elektronski metalocen je stabilan u rastvoru i čvrstom stanju i može da se čuva dugo vremena“, objasnio je dr Takebajaši.
Sa ovim novim metalocenom, potencijalno možemo stvoriti nove materijale koji se mogu koristiti za primenu u medicini, katalizi i energetskom sektoru, pomažući u rešavanju važnih globalnih problema i poboljšanju kvaliteta našeg života.
Pošto se sendvič struktura metalocena može lako promeniti, najizazovniji deo istraživanja bio je za naučnike da pokažu da se azot uspešno vezao za kobalt bez promene strukture sendviča. Morali su rigorozno da dokažu da je metalocen pravilno vezan za sve susedne atome ugljenika i da je atom azota vezan za atom kobalta. Da bi to uradio, dr Takebajaši je organizovao jak tim istraživača različitih specijalnosti i nedvosmisleno pokazao da su se svi elementi dobro povezali.
„Ovaj napredak ne bi bio moguć bez učešća mojih saradnika koji su uradili značajan posao“, dodao je dr Takebajaši. Dr Satoshi Takebaiashi, Jama Ariai, dr Urs Gellrich, Sergei Kartashov, Dr Robert Faizullin, Dr Hiung-Been Kang, Dr Takeshi Iamane, Dr Kenji Sugisaki i Prof. Kazunobu Sato su koautori članka objavljenog u časopisu časopis Nature Communications sa detaljima o njihovom otkriću.
Buduća istraživanja dr Takebajašija će se fokusirati na korišćenje metalocena sa 21 elektronom za primenljiviju nauku, kao što su kataliza i nauka o materijalima, kao i na otkriće organometalne hemije bez presedana na osnovu ovog nalaza.
