Các nhà nghiên cứu phát triển một phức hợp Ruthenium (III) đối xứng cao với sáu nhóm imidazole-imidazolate để dẫn truyền proton nhiệt độ cao hiệu quả trong pin nhiên liệu

Tế bào nhiên liệu thường thiếu khi hoạt động ở nhiệt độ vượt quá 100 կ C do sự phụ thuộc của chúng vào nước như một môi trường dẫn truyền proton Để khắc phục vấn đề này, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản đã thiết kế một phức hợp kim loại hình starburst liên kết hydro mới bao gồm ion Ruthenium (III) và sáu nhóm imidazole-iMidazolate Tinh thể phân tử đơn kết quả cho thấy độ dẫn proton tuyệt vời ngay cả ở nhiệt độ cao tới 180 ° C và thấp tới -70 ° C

Trong một bước đột phá gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản, do Giáo sư Makoto Tadokoro dẫn đầu từ Đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Tokyo (TUS), đã báo cáo một cuốn tiểu thuyết Imidazole-Imidazolate Metal phức tạp dựa trên dây dẫn proton có độ dẫn proton hiệu quả Nhóm nghiên cứu bao gồm Tiến sĩ Fumiya Kobayashi từ TUS, Tiến sĩ Tomoyuki Akutagawa và Tiến sĩ Norihisa Hoshino từ Đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Tohoku, Tiến sĩ Hajime Kamebuchi từ Đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Nihon, Tiến sĩ Motohiro MizunoImidazole, một hợp chất hữu cơ chứa nitơ, đã trở nên phổ biến như một dây dẫn proton thay thế cho khả năng hoạt động của nó ngay cả khi không có nước Tuy nhiên, nó có tốc độ chuyển proton thấp hơn so với Nafion được sử dụng theo quy ước và tan chảy ở 120 ° C Để khắc phục những vấn đề này, chúng tôi đã giới thiệu sáu gốc iMidazole vào ion ruthenium (III) để thiết kế một phức hợp kim loại mới hoạt động như một chất mang đa proton và có độ ổn định nhiệt độ cao,"Giáo sư Tadokoro giải thích khi được hỏi về lý do đằng sau nghiên cứu của họ, đó làĐược xuất bản trực tuyến đầu tiên vào ngày 27 tháng 6 năm 2022 trongHóa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược - một tạp chí châu Âuvà đặc trưng trên bìa trước của tạp chí

Nhóm đã thiết kế một phân tử mới trong đó ba imidazole (anh ấy) và ba imidazolate (im^-) Các nhóm được gắn vào ion trung tâm Ruthenium (iii) (Ru³⁺) Các tinh thể phân tử đơn kết quả là đối xứng cao và giống như hình dạng "Starburst" Khi nghiên cứu độ dẫn proton của phức kim loại kiểu Starburst này, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng mỗi nhóm trong sáu nhóm imidazole gắn liền với Ru³⁺ion hoạt động như một máy phát proton Điều này làm cho phân tử tiềm năng gấp 6 lần so với các phân tử HIM riêng lẻ, chỉ có thể vận chuyển một proton tại một thời điểm

Nhóm cũng khám phá cơ chế làm cơ sở cho khả năng dẫn proton nhiệt độ cao của các phân tử Starburst Họ phát hiện ra rằng ở nhiệt độ hơn -70 ° C, độ dẫn của proton xuất phát từ các vòng quay cục bộ riêng lẻ của các nhóm HIM và IMton và proton nhảy sang các phức hợp Ru (III) khác trong tinh thể thông qua liên kết hydro Tuy nhiên, ở nhiệt độ vượt quá 147 ° C, độ dẫn proton phát sinh từ vòng quay toàn phân tử, cũng chịu trách nhiệm cho độ dẫn proton vượt trội ở nhiệt độ cao Vòng quay này, được xác nhận bởi nhóm sử dụng một kỹ thuật gọi là "trạng thái rắn²Phổ H-NMR, "dẫn đến tỷ lệ dẫn điện ba bậc có độ lớn lớn hơn (σ = 308 × 10^-5s/cm) so với các phân tử riêng của anh ấy (= 10^-8S/CM)

Nhóm tin rằng nghiên cứu của họ có thể hoạt động như một nguyên tắc lái xe mới cho các chất điện giải trạng thái rắn dẫn proton Những hiểu biết từ thiết kế phân tử mới lạ của họ có thể được sử dụng để phát triển các dây dẫn proton nhiệt độ cao mới cũng như cải thiện chức năng của các chất dẫn hiện có "Tế bào nhiên liệu giữ chìa khóa cho chất tẩy rửa và xanh hơn vào ngày mai Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một lộ trình để cải thiện hiệu suất của các tài nguyên năng lượng trung tính carbon này ở nhiệt độ cao bằng cách thiết kế và thực hiện các dây dẫn proton phân tử có thể chuyển các proton một cách hiệu quả ở nhiệt độ như vậy,"Kết luận Giáo sư Tadokoro

Hy vọng rằng, chúng ta không quá xa để nhận ra một tương lai dựa trên pin nhiên liệu và năng lượng sạch

tham chiếu

Tiêu đề của giấy gốc	:	Dây dẫn proton ở nhiệt độ cao trong độ nhạy cao Tinh thể phân tử liên kết hydro của Ru (III) với sáu Imidazole-Imidazolate phối tử
Tạp chí	:	Hóa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược - Một tạp chí châu Âu
doi	:	101002/chem202201397

Về Đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Tokyo

tỷ lệ kèo góc nhà cái góc nhà cái góc nhà cái Đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Tokyo(TUS) là một trường đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược nổi tiếng và được kính trọng, và là trường đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược nghiên cứu tư nhân chuyên khoa khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido Được thành lập vào năm 1881, trường đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược đã liên tục đóng góp cho sự phát triển của Nhật Bản trong khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược thông qua việc khắc sâu tình yêu đối với khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục

Với sứ mệnh "tạo ra khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược và công nghệ cho sự phát triển hài hòa của tự nhiên, con người và xã hội", TUS đã thực hiện một loạt các nghiên cứu từ khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược cơ bản đến khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược ứng dụng TUS đã chấp nhận một cách tiếp cận đa ngành để nghiên cứu và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay TUS là một công đức nơi tốt nhất trong khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược được công nhận và chăm sóc Đây là trường đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược tư duy nhất ở Nhật Bản đã sản xuất một người chiến thắng giải thưởng Nobel và là trường đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược tư duy nhất ở châu Á sản xuất những người chiến thắng giải thưởng Nobel trong lĩnh vực Khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Tự nhiên

Tiêu đề: Hai chế độ xoay của các phức hợp Ruthenium (III) với sáu phối tử imidazole-imidazolate

Chú thích: Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản đã phát triển một phức hợp ion Ruthenium (III) mới với sáu nhóm imidazole/imidazolate có thể hoạt động như các chất mang đa proton và cho thấy độ ổn định nhiệt độ cao Các máy dò hình ảnh trên cùng Chế độ vận chuyển proton dưới 147˚C, bao gồm các phép quay cục bộ riêng lẻ của sáu nhóm imidazole riêng lẻ và proton nhảy sang các phức hợp Ruthenium (III) khác Các máy dò hình ảnh dưới cùng Chế độ vận chuyển proton trên 147˚C, trong đó toàn bộ phân tử trải qua vòng quay

Tín dụng hình ảnh: Makoto Tadokoro từ Đại kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Khoa kèo nhà cái tỷ lệ cá cược Tokyo
Loại giấy phép: theo giấy phép CC-by
Liên kết hình ảnh: