Wissenschaftler schaffen radikal neues Aluminium, das seltene Erden ersetzen könnte | Wonderful Engineering Forscher am King’s College London haben eine ungewöhnliche neue Form von Aluminium entwickelt, die eines Tages die Abhängigkeit von seltenen Erden und Edelmetallen in der modernen Industrie verringern könnte. Die Entdeckung konzentriert sich auf hochreaktive aluminiumhaltige Moleküle, die chemische Transformationen durchführen können, die normalerweise von weitaus teureren Übergangsmetallen übernommen werden. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Nature Communications, beschreiben das erste berichtete Beispiel einer Verbindung, die als Cyclotrialumane bekannt ist, eine dreieckige Struktur aus drei miteinander verbundenen Aluminiumatomen, so die Studie. Die molekulare Anordnung zeigt eine ungewöhnliche Kombination aus starker Reaktivität und Stabilität in Lösung, die es ihr ermöglicht, an komplexen chemischen Prozessen teilzunehmen, ohne auseinanderzufallen. Aluminium ist eines der häufigsten Elemente in der Erdkruste und ist dramatisch günstiger als Metalle wie Platin und Palladium. Dennoch hat es historisch gesehen das flexible katalytische Verhalten gefehlt, das Übergangsmetalle in der industriellen Chemie unverzichtbar macht. Dr. Clare Bakewell, die die Studie leitete, und ihr Team haben sich zum Ziel gesetzt, zu erforschen, ob Aluminium so konstruiert werden könnte, dass es diese Eigenschaften nachahmt oder sogar übertrifft. Ihr neu geschaffenes Aluminium-Trimer kann starke chemische Bindungen brechen, einschließlich der Spaltung von Dihydrogen, und kann die kontrollierte Einspritzung und Kettenwachstum von Ethylen fördern, einem kritischen zwei-Kohlenstoff-Baustein, der in der chemischen Herstellung weit verbreitet ist. Die Arbeit produzierte auch fünf- und siebengliedrige Aluminium-Kohlenstoff-Ringsysteme, die zuvor nicht beobachtet wurden. Übergangsmetalle wurden lange als die Arbeitstiere der Katalyse beschrieben, die Reaktionen ermöglichen, die Arzneimittel, Kunststoffe und Spezialchemikalien bilden. Viele dieser Metalle sind jedoch teuer, umweltintensiv abzubauen und stammen oft aus geopolitisch sensiblen Regionen. Aluminium hingegen ist ungefähr 20.000 Mal günstiger als Edelmetalle wie Platin, was es zu einem attraktiven Kandidaten für nachhaltige Chemie macht. Über das bloße Nachahmen des Verhaltens von Übergangsmetallen hinaus scheint die neue Aluminiumchemie völlig neue Reaktionswege zu erschließen. Die Forscher sagen, dass sie sich noch in der Erkundungsphase befinden, aber erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese erdreichhaltigen Materialien eine sauberere und kostengünstigere chemische Produktion ermöglichen könnten. Wenn weiterentwickelt, könnte dieser Durchbruch die Art und Weise, wie wichtige industrielle Reaktionen durchgeführt werden, umgestalten, indem knappe Metalle durch eine viel reichhaltigere Alternative ersetzt werden, während die Grenzen der synthetischen Chemie erweitert werden.