«Υπερμόρια» από «υπεράτομα»!

«Υπερμόρια» από «υπεράτομα»!

Τα «υπεράτομα» είναι δομές που συμπεριφέρονται ως μεμονωμένες ατομικές μονάδες. Τα «υπερμόρια», όπως το σύμπλεγμα κοβαλτίου - σεληνίου που εικονίζεται εδώ, συνδυάζουν «υπεράτομα» και ίσως δώσουν υλικά με χρήσιμες ιδιότητες

Ο περιοδικός πίνακας φαίνεται ότι περιέχει αρκετά στοιχεία, αλλά οι χημικοί και οι ερευνητές της επιστήμης των υλικών θέλουν περισσότερα. Κι αυτό επειδή η προσπάθεια σχεδιασμού συνθετικών υλικών με ασυνήθιστα χρήσιμες ιδιότητες, ξεπερνά το περιεχόμενο του συνταγολόγιου της φύσης. Συχνά οι επιστήμονες χρειάζονται τις χημικές και φυσικές ιδιότητες ενός στοιχείου που απλώς δεν υπάρχει. Τα μόρια που φτιάχνονται από τα λεγόμενα «υπεράτομα», δηλαδή ομάδες χημικά συνδεδεμένων ατόμων που συμπεριφέρονται ενιαία σαν ένα άτομο, θα μπορούσαν να γεμίσουν το κενό αυτό. Τα «υπεράτομα» μπορούν να σχεδιαστούν έτσι ώστε να έχουν ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες που θα ήταν δύσκολο ή αδύνατο να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας φυσικούς συνδυασμούς των στοιχείων. Αλλά, αν και οι χημικοί γνωρίζουν εδώ και δεκαετίες πώς να δημιουργήσουν «υπεράτομα», δεν είχαν καταφέρει να βρουν αξιόπιστο τρόπο για να τα συνενώσουν σε μεγαλύτερες δομές.
Η ομάδα ερευνητών του καθηγητή χημείας του πανεπιστημίου Κολούμπια, Κόλιν Νάκολς, ανακοίνωσε ότι ανακάλυψε μέθοδο για την κατασκευή «κατά παραγγελία μορίων» από «υπεράτομα». Αυτές οι συνθετικές δομές θα μπορούσαν να μιμηθούν τις ιδιότητες μορίων που υπάρχουν αυθόρμητα στη φύση, δίνοντας ταυτόχρονα στους επιστήμονες τη δυνατότητα να «ρυθμίσουν» τις ιδιότητές τους, ώστε να ταιριάξουν με συγκεκριμένους σκοπούς. Είναι σα να δημιουργήθηκε μια τρίτη διάσταση στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων, λέει ο Νάκολς.
Τα «υπεράτομα» ανακαλύφθηκαντο 1984 από τον Γουόλτερ Νάιτ και τους συνεργάτες του στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ, με τη μορφή δομών ατόμων νατρίου που το εξωτερικό «κέλυφος» ηλεκτρονίων τους συμπεριφερόταν όπως εκείνο ενός απλού ατόμου, αλλά βελτιώνοντας τις μαγνητικές ιδιότητες και τη δραστικότητά του. Από τότε μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες κατασκεύασαν υπερατομικές δομές από αργίλιο (αλουμίνιο), λευκόχρυσο, ρουβίδιο και άλλα στοιχεία. Αλλά για να συνδυάσουν τα «υπεράτομα» σε μεγαλύτερες δομές, έπρεπε να ανακαλύψουν την ειδική χημική συμπεριφορά τους, που διαφέρει από εκείνη των ατόμων των στοιχείων του περιοδικού πίνακα. Στην ουσία άρχισαν να ανακαλύπτουν το αντίστοιχο της συμπλήρωσης τροχιακών των ατόμων, στο επίπεδο των «υπερατόμων». Σύμφωνα με τη γενίκευση των συμπερασμάτων των επιστημών από το διαλεκτικό υλισμό, η ύλη εμφανίζει νέα φαινόμενα και ιδιότητες σε κάθε επίπεδο οργάνωσής της, κάθε επίπεδο κυριαρχείται από νόμους που αφορούν ειδικά αυτό, οι οποίοι - όπως έχει δείξει η ιστορία της επιστήμης - προκύπτουν από τους νόμους ενός χαμηλότερου επιπέδου. Οι νόμοι των χημικών δεσμών των «υπερατόμων» εξηγούνται από τους νόμους που διέπουν τους χημικούς δεσμούς των κανονικών ατόμων, όπως οι χημικοί δεσμοί των κανονικών ατόμων εξηγούνται από τα ηλεκτρόνια, ένα είδος υποατομικών σωματιδίων.
Μέχρι στιγμής η ομάδα του Νάκολς και του μεταπτυχιακού φοιτητή του, Ανουκ Τσαμπσόρ, έχει κατασκευάσει μόρια από ζεύγη και τριάδες υπερατόμων κοβαλτίου - σεληνίου, αλλά θεωρούν ότι θα μπορέσουν να συνθέσουν πιο εξωτερικά υλικά με πιθανές εφαρμογές σε ελαστικούς ανιχνευτές, υψηλής απόδοσης μπαταρίες κ.τ.λ. Τα εγχειρίδια της χημείας δεν θα χρειαστεί να αλλαχτούν. Ο περιοδικός πίνακας θα παραμείνει ως έχει, αλλά ίσως μπορέσουμε να έχουμε στη διάθεσή μας περισσότερα «στοιχεία» απ' όσα υπάρχουν έτοιμα στη φύση.