6 грудня 1884 року на вершину Вашингтонського монумента було встановлено піраміду з майже цілісного алюмінію заввишки 8,9 дюйма та вагою 100 унцій, що ознаменувало завершення 40-річного проєкту. Хоча, за сьогоднішніми мірками, це дивний вибір матеріалу — зрештою, його можна купити цілими пачками в супермаркетах лише за кілька доларів — тоді очищений алюміній коштував майже стільки ж, скільки срібло, що робило його досить розкішним варіантом. Різке зниження ціни з 550 доларів за фунт у 1852 році (приблизно 23 000 доларів у сьогоднішніх цінах) до менш ніж одного долара за фунт на початку 20 століття справило революцію в сучасній економіці.
Перенесемося у 21 століття, і алюміній знову готовий стати такою необхідною дешевою альтернативою для надзвичайно важливої технології — каталізаторів. У новій статті, опублікованій у журналі Nature Communications, група вчених із Королівського коледжу Лондона та Трініті-коледжу Дубліна описує новий вид алюмінію, названий «циклотріалюманом», що є з'єднанням з трьох атомів алюмінію, розташованих у тривимірній (або трикутній) структурі. Завдяки своїй високій реакційній здатності та здатності зберігати свої властивості при розчиненні в різних розчинах, цей новий алюміній може стати дешевшою та екологічно чистою альтернативою типовим каталізаторам, які зазвичай отримують із платинових металів (ПГМ, особливої підмножини перехідних металів) періодичної таблиці.
"Перехідні метали є основними робочими конячками хімічного синтезу і каталізу, але багато з найбільш корисних стають все більш важкодоступними й важкодобувними", - заявила в пресрелізі Клер Бекуелл, головний автор дослідження з Королівського коледжу Лондона. "Хіміки зверталися до більш поширених елементів періодичної таблиці, і ми вибрали [алюміній], оскільки він надзвичайно поширений, що робить його приблизно у 20 000 разів дешевшим, ніж дорогоцінні метали, такі як платина та паладій".
Платина і паладій є такими привабливими кандидатами на роль каталізаторів, тому що вони мають високу стійкість до корозії та окиснення, але при цьому легко розривають і утворюють хімічні зв'язки завдяки своїм вигідним електронним властивостям. Це дуже корисно для хіміків, але видобути платинові метали непросто, і це дорого коштує навколишньому середовищу. Більшість світової платини, наприклад, видобувається у Південній Африці, яка продовжує використовувати вугілля для більшої частини своїх потреб в електроенергії, а для вилучення всього кількох грамів платинових металів потрібна енергомістке перероблення не менше тонни руди. Іншими словами, дешевша, більш екологічна та широко доступна альтернатива повністю змінила б ситуацію.
Циклотріалюман, створений Бекуелл та її командою, є винятково хорошим каталізатором для низки реакцій, можливо, найважливішим з яких є розщеплення дигідрогену — важливий хімічний процес у виробництві водневої енергії — та утворення етилену, що використовується у пластмасах.
Однак, вивчаючи каталітичні властивості нових типів алюмінію, дослідники також виявили нові реакції, що перевершують можливості перехідних металів.
"Ми можемо використати цей трімер алюмінію для створення абсолютно нових сполук з рівнями реакційної здатності, які ніколи раніше не спостерігалися", - сказала Бекуелл у пресрелізі. "Ці можливості виходять за рамки перехідних металів, які ми спочатку намагалися імітувати, і знаходяться на передньому краї хімічних досліджень".
Можливо, цей шматок алюмінію, що височить над Вашингтонським монументом, все-таки заслуговує на своє священне місце.
