Superatomen van gallium (afb: Tokyo Tech)
Een superatoom is een kluitje atomen dat zich gedraagt als een element. Onderzoekers zijn erg geïnteresseerd in superatoen aangezien daarmee, in principe, moleculen kunnen maken waarbij ze de ‘echte elementen’ niet nodig hebben. Dat zou handig zijn als het over elementen gaat die schaars en gewild zijn. Punt is natuurlijk die ‘handige’ superatomen te maken. In Japan hebben ze daar een begin mee gemaakt.
Die omvorming van afzonderlijke atomen tot een superatoom is afhankelijk van de specifieke combinatie van elektronen die gebruikt worden. Zo heeft aluminium drie valentie-elektronen. Als dat atoom wordt toegevoegd aan het superatoom aluminium-13, veranderen de eigenschappen in die van het isotoop aluminium-14. Juist die veranderbaarheid van superatomen maakt ze zo aantrekkelijk.
Tot nu toe was het onderzoek aan superatomen vooral theoretisch. Er werden ook weinig superatoomklonten gesynthetiseerd in voldoende hoeveelheden en met voldoende stabiliteit om er iets mee te kunnen.
In Japan hebben onderzoekers van Tokyo Tech en ERATO onder aanvoering van Tesuya Kambe en Kimihisa Yamamoto hebben van het element gallium klonten in oplossing gemaakt om de effecten van de verandering van het aantal atomen in die atoomklont te zien. Met behulp van een speciale superatoomreactor maakten ze ‘ensembles’ van verschillende aantallen galliumatomen die ze bekeken met de elektronenmicroscoop en waaraan ze gingen rekenen.
Instabiel
Uit massaspectrometrisch bleek dat de 13- en 3-klont superatoomperiodiciteit vertoonden. Het 13-superatoom onderscheidde zich van andere klonten in structuur en qua elektrochemie. De 3-klont met waterstof (Ga3H2) werd gereduceerd en bleek weinig stabiel in oplossing.
“De reeks resultaten toont aan dat het mogelijk is het aantal valentie-elektronen te veranderen in superatoomkluiten in oplossing door het aantal atomen in die kluit te veranderen. Dat maakt het weer mogelijk superatomen te ontwerpen en te synthetiseren”, schrijven de onderzoekers. Ze denken dat ze hiermee een bijddrage hebben geleverd aan het gebruik van superatomen als vervangers van elementen. We wachten het rustig af.