همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: شیمی‌دانان اخیراً توانسته‌اند ترکیبی خلق کنند که تمام باورهای یک قرن گذشته را زیر سؤال می‌برد: مولکولی با ۲۰ الکترون که نشان می‌دهد حتی بنیادی‌ترین اصول هم می‌توانند دگرگون شوند.
قانون ۱۸ الکترون
«قانون ۱۸ الکترون» در شیمی برای دهه‌ها حکم مرجع داشته است؛ اصلی که می‌گوید فلزات واسطه در ترکیبات پایدار باید ۱۸ الکترون پیرامون خود داشته باشند. این قاعده نه فقط در کتاب‌های درسی، بلکه در طراحی کاتالیزورها، داروها و مواد صنعتی کاربرد داشته است. اما حالا، یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران موفق شدند مولکولی بیافرینند که این قانون را به چالش می‌کشد: فرروسن ۲۰ الکترونی؛ کشفی که می‌تواند مسیر شیمی مدرن را دگرگون کند.
فرروسن؛ مولکول ساندویچی آشنا
فرروسن ترکیبی شناخته‌شده در شیمی آلی‌فلزی است. در این ساختار، اتم آهن میان دو حلقه کربنی جای می‌گیرد؛ درست شبیه یک ساندویچ فلزی. تا امروز، پایداری این مولکول بر اساس قانون ۱۸ الکترون تعریف می‌شد، اما پژوهش جدید نشان داد می‌توان نسخه‌ای ساخت که ۲۰ الکترون داشته باشد و همچنان پایدار بماند.
بیشتر بخوانید :
قانون ۱۸ الکترون؛ اسطوره‌ای که فروریخت
این قانون از سال‌ها پیش به‌عنوان سنگ بنای شیمی در ترکیبات فلزی شناخته می‌شد. حالا با سنتز موفق فرروسن ۲۰ الکترونی، یکی از مهم‌ترین «تابوهای شیمی» شکسته شده است. نتیجه این است که قوانین قدیمی همیشه مطلق نیستند و علم می‌تواند مرزهایش را فراتر ببرد.
طراحی یک لیگاند خاص
دانشمندان با طراحی لیگاندهای خاص موفق شدند دو الکترون اضافی را در ساختار فرروسن جای دهند. این لیگاندها به آهن اجازه دادند بار الکترونی بیشتری را تحمل و درعین‌حال پایداری خود را حفظ کند. آزمایش‌های طیف‌سنجی و محاسبات کوانتومی هم نشان دادند که این ترکیب نه‌تنها پایدار است، بلکه رفتارهای الکتروشیمیایی جالبی دارد.
پیامدها و کاربردها
کاتالیزورهای نوین: طراحی واکنش‌هایی که قبلاً غیرممکن بود.
مواد الکترونیکی پیشرفته: ساخت ترکیباتی با رسانایی یا خواص نوری متفاوت.
فناوری سبزتر: امکان ایجاد واکنش‌های صنعتی با بازده بالاتر و آلودگی کمتر.
سوالات و ابهامات
هرچند این کشف هیجان‌انگیز است، اما هنوز پرسش‌هایی باقی‌مانده: آیا می‌توان این دستاورد را به فلزات دیگر هم گسترش داد؟ هزینه و مقیاس تولید چنین ترکیباتی چقدر خواهد بود؟ پایداری این مولکول در شرایط صنعتی چگونه خواهد بود؟
بازنویسی قوانین علمی
کشف فرروسن ۲۰ الکترونی نشان داد که حتی پایه‌ای‌ترین قوانین علمی هم می‌توانند روزی بازنویسی شوند. این دستاورد نه‌تنها درک ما از ساختار مولکول‌ها را تغییر می‌دهد، بلکه نویدبخش آینده‌ای است که در آن طراحی مواد و کاتالیزورها دیگر محدود به قوانین گذشته نخواهد بود.
