Los científicos descubren por casualidad un raro compuesto de racimo

Científicos del Instituto de Ciencias de Materiales Celulares de la Universidad de Kyoto han descubierto un nuevo compuesto de racimo que podría resultar útil como catalizador. Los compuestos, llamados polioxometalatos, que contienen un gran grupo de óxidos metálicos tienen una carga negativa. Se encuentran en todas partes, desde medicamentos antivirales hasta baterías recargables y dispositivos de memoria flash.

El nuevo compuesto de grupo es un yoduro de hidroxi (HSbOI) y es inusual, ya que tiene grandes grupos cargados positivamente. Solo se han encontrado y estudiado un puñado de estos compuestos de racimo cargados positivamente.

«En la ciencia, el descubrimiento de un nuevo material o molécula puede crear una nueva ciencia», dice el químico de la Universidad de Kioto, Hiroshi Kageyama. «Creo que estos nuevos cúmulos cargados positivamente tienen un gran potencial».

El primer grupo de óxidos metálicos se descubrió en 1826. Desde entonces, los químicos han sintetizado cientos de compuestos con grupos cargados negativamente, que tienen propiedades útiles en magnetismo, catálisis, conducción iónica, aplicaciones biológicas e información cuántica. Sus propiedades los hacen útiles en diversos campos, desde la catálisis hasta la medicina y la síntesis química.

En años más recientes, los científicos han centrado su atención en sintetizar compuestos con grupos cargados positivamente y conocer sus propiedades.

Kageyama y su colega Ryu Abe encontraron su grupo positivo por accidente. Desde 2016, los dos científicos, Kageyama, un químico de estado sólido y Abe, un químico catalítico, han estado en la búsqueda de desarrollar nuevos compuestos que puedan absorber la luz visible para la fotocatálisis. Estaban estudiando un cloro que contiene (Sb₄O₅cl₂) compuesto y tratando de reemplazar el átomo de cloro con yodo.

«Sin embargo, accidentalmente se obtuvo un nuevo material que era completamente diferente de lo que esperábamos», dice Kageyama.

Lo que los científicos esperaban era un material que contuviera 22 átomos en la celda unitaria. Lo que obtuvieron en cambio fue un compuesto que contiene 800 átomos en su celda unitaria.

Al principio, los científicos no pudieron desentrañar la estructura del químico. Una técnica tradicional llamada difracción de rayos X en polvo fracasó ante la complejidad del material. Después de un año, Kageyama pensó que podía usar la tomografía electrónica tridimensional, una técnica de microscopía electrónica de vanguardia que ha llamado la atención recientemente como una herramienta para obtener imágenes de la estructura de las proteínas. Los científicos se acercaron a Artem Abakumov y Joke Hadermann en la Universidad de Amberes, Bélgica, para trabajar en la estructura. Y cuando sus colaboradores enviaron los datos, los científicos estaban encantados de ver grandes cúmulos.

El trabajo de laboratorio adicional mostró que la molécula de hidroxiyoduro contenía protones ácidos, lo cual es importante en la catálisis.

«Este hallazgo puede abrir nuevas posibilidades en el diseño de catalizadores de estado sólido», dice Kageyama.

Su trabajo será publicado en Avances de la ciencia.