العلماء يصنعون ألمنيوم جديد جذري يمكن أن يحل محل المعادن الأرضية النادرة | هندسة رائعة طور باحثون في كلية كينغز لندن شكلا جديدا غير معتاد من الألمنيوم قد يقلل يوما ما من الاعتماد على المعادن النادرة والمعادن الثمينة في الصناعة الحديثة. يركز الاكتشاف على جزيئات الألمنيوم شديدة التفاعل القادرة على إجراء تحولات كيميائية عادة ما تتعامل معها معادن انتقالية أغلى بكثير. تصف النتائج، التي نشرت في مجلة Nature Communications، أول مثال تم الإبلاغ عنه لمركب يعرف باسم السيكلوتريالومان، وهو هيكل مثلث مكون من ثلاث ذرات ألمنيوم مرتبطة معا، وفقا للدراسة. يظهر الترتيب الجزيئي مزيجا غير معتاد من التفاعل القوي وثبات المحلول، مما يسمح له بالمشاركة في العمليات الكيميائية المعقدة دون أن ينهار. يعد الألمنيوم من أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض، وهو أرخص بكثير من المعادن مثل البلاتين والبالاديوم. ومع ذلك، فقد افتقر تاريخيا إلى السلوك التحفيزي المرن الذي يجعل المعادن الانتقالية لا غنى عنها في الكيمياء الصناعية. انطلقت الدكتورة كلير بيكويل، التي قادت الدراسة، وفريقها لاستكشاف ما إذا كان بالإمكان هندسة الألمنيوم ليحاكي أو حتى يتفوق على تلك الخصائص. يمكن لآلة التقليم المصنوعة من الألمنيوم الجديدة التي صنعتها الجديدة كسر الروابط الكيميائية القوية، بما في ذلك تقسيم الديهيدروجين، كما يمكن أن تعزز إدخال ونمو السلسلة المتحكم بها الإيثين، وهو عنصر أساسي ثنائي الكربون يستخدم على نطاق واسع في تصنيع المواد الكيميائية. كما أنتج العمل أنظمة حلقات من الألمنيوم-كربون مكونة من خمسة وسبعة أعضاء لم تلاحظ من قبل. لطالما وصفت المعادن الانتقالية بأنها الحصان العامل الرئيسي للتحفيز، حيث يمكن من التفاعلات التي تشكل الأدوية والبلاستيك والمواد الكيميائية المتخصصة. ومع ذلك، فإن العديد من هذه المعادن مكلفة، وتتطلب استخراجا بيئيا، وغالبا ما يتم الحصول عليها من مناطق حساسة جيوسياسيا. أما الألمنيوم، فهو أقل تكلفة بحوالي 20,000 مرة من المعادن الثمينة مثل البلاتين، مما يجعله مرشحا جذابا للكيمياء المستدامة. بعيدا عن تقليد سلوك المعادن الانتقالية فقط، يبدو أن الكيمياء الجديدة للألمنيوم تفتح مسارات تفاعل جديدة كليا. يقول الباحثون إنهم لا يزالون في مرحلة الاستكشاف، لكن النتائج الأولية تشير إلى أن هذه المواد الغنية بالأرض قد تمكن من إنتاج كيميائي أنظف وأكثر فعالية من حيث التكلفة. إذا تم تطوير هذا الاختراق أكثر، فقد يعيد تشكيل كيفية تنفيذ التفاعلات الصناعية الرئيسية، حيث يستبدل المعادن النادرة بديل أكثر وفرة مع توسيع حدود الكيمياء التركيبية.