83년만에 일산화붕소 구조 깜짝 발견

에임스 국립 연구소

구독함으로써 귀하는 언제든지 구독을 취소할 수 있는 이용 약관 및 정책에 동의하게 됩니다.

그들은 그것을 찾고 있지 않았습니다. 그들은 단지 새로운 2D 재료를 발견하려고 노력하고 있었을 뿐입니다.

그때 에임스 국립 연구소(Ames National Laboratory)의 과학자 팀이 일산화붕소의 구조를 놀랍게도 밝혀냈습니다. 이 화합물은 1940년대에 처음 발견되었지만 과학자들은 83년 동안 그 구조를 결정할 수 없었습니다.

이는 화요일에 발표된 조직의 보도 자료에 따른 것입니다.

Ames Lab의 과학자이자 연구팀의 일원인 Frédéric Perras는 “우리는 처음에는 이 특정 물질을 연구할 생각이 전혀 없었습니다.

"우리는 실제로 탄소가 없는 공유 유기 골격을 만들려고 노력하고 있었습니다."

그러나 Ames Lab의 또 다른 과학자이자 팀 구성원인 Wenyu Huang은 "그러나 많은 합성 시험 후에 우리는 결정성이 높은 공유 유기 골격 물질을 얻을 수 없었습니다."라고 말했습니다.

Perras와 Huang의 그룹은 대체 에너지 응용을 위해 이러한 재료를 조사하고 있었습니다.

새로운 NMR 방법과 이전에는 사용할 수 없었던 분석 도구를 사용하여 그들은 마침내 일산화붕소의 구조를 발견했습니다.

과학자들은 1940년대부터 이 미스터리를 풀려고 노력해 왔습니다.

“핵자기공명 분광학에 대한 우리의 전문지식과 40대, 50대, 60년대 사람들이 접근할 수 없었던 새로운 방법의 개발로 인해 우리는 이 거의 100년 된 미스터리를 풀 수 있을 것이라고 생각했습니다. "라고 페라스는 말했습니다.

연구자들이 발견한 것은 일산화붕소가 탈수 반응을 통해 서로 붙어 빌딩 블록처럼 작용하는 전구체 분자를 사용하여 만들어진다는 것입니다.

“그래서 우리는 이러한 빌딩 블록의 서로 상대적인 방향을 연구할 수 있는 몇 가지 NMR 방법을 개발했습니다. 기본적으로 우리는 인접한 전구체 분자가 서로 평행하게 조직되고 있다는 것을 발견했는데, 이는 이전에 제안된 모델 중 하나와 일치합니다.”라고 Perras는 말했습니다.

“우리는 또한 분말 X선 회절을 포함한 많은 다른 기술을 적용했는데, 이는 이러한 나노시트가 소위 터보층 배열로 조직화되었음을 보여주었습니다.”라고 Perras는 말했습니다.

이렇게 쌓인 나노시트는 책상 위에 던져진 종이 뭉치와 같습니다. 착지할 때 완벽하게 정렬되지는 않지만 스택에 남아 있습니다.

이제 Perras는 이 새로운 구조를 이해하면 다른 유용한 붕소 기반 2D 재료의 합성으로 이어질 수 있기를 바라고 있습니다.

“저를 정말 흥분시키는 것은 이것이 오래된 문제라는 사실입니다. 그것은 매우 기본적인 자료입니다. 화학식을 쓰면 BO입니다. 따라서 우리가 마침내 그 구조를 해결했다는 점은 그 관점에서 흥미롭습니다.”라고 Perras는 성명서에서 말했습니다.

이번 연구는 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 게재됐다.

추상적인:

테트라히드록시디보론의 열응축에 의해 제조된 일산화붕소(BO)는 1955년에 처음 보고되었습니다. 그러나 그 구조는 확인할 수 없습니다. 최근 보로펜, 육방정계 질화붕소 등의 붕소계 2차원 물질에 대한 관심이 높아지면서 BO에 대한 관심도 다시 높아지고 있습니다. 다수의 안정적인 BO 구조가 계산적으로 식별되었지만 실험에 의해 뒷받침되는 것은 없습니다. 이 물질이 보록신 기반의 2차원 물질을 형성할 가능성이 높다는 데 합의가 이루어졌습니다. 여기서는 BO에서 B(B)O2 중심의 상대적 방향을 결정하기 위해 고급 11B NMR 실험을 적용합니다. 우리는 이 물질이 더 큰 B4O2 고리를 형성하도록 조직되는 D2h 대칭 O2B-BO2 단위로 구성되어 있음을 발견했습니다. 또한, 분말 회절 실험을 통해 이러한 단위가 무작위 적층 패턴으로 2차원 층을 형성하도록 구성된다는 사실이 추가로 밝혀졌습니다. 이 관찰은 B4O2 기반 구조가 가장 안정적이라는 것을 보여준 초기 밀도 함수 이론(DFT) 연구와 일치합니다.