(Hóa hoch ngày nay-H2N2)-Biến chì thành vàng là một công việc không thể, nhưng “thuật giả kim” đã làm cho nó không chỉ có thể mà còn có hiệu quả. Ba nhà nghiên cứu của Đại học Pennsylvania đã cho thấy rằng những kết hợp nhất định giữa các nguyên tử của nguyên tố có ký hiệu điện tử (electronic signuture) giống nhau có thể bắt chước ký hiệu điện tử của các nguyên tố khác.Theo trưởng nhóm nghiên cứu, A. Welford Castleman Jr., “những phát hiện này có thể dẫn đến việc tạo ra các vật liệu rẻ hơn nhiều cho hàng loạt ứng dụng rộng rãi ví dụ như các nguồn năng lượng mới, các phương pháp giảm ô nhiễm, và các chất xúc tác mà các nước phát triển phụ thuộc nặng nề trong chế biến hóa chất.”
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng lý thuyết và phương pháp thực nghiệm tiên tiến để định lượng các phát hiện mới và bất ngờ này. “Chúng ta đang có một hình ảnh bảng tuần hoàn hoàn toàn mới”, Castleman nói. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật gọi là chụp ảnh quang phổ quang điện tử (photoelectron imaging spectroscopy) để kiểm tra những điểm giống nhau giữa monoxit titan và nikel, monoxit zirconi và palladi và carbide tungsten và platin.
“Quang phổ quang điện tử đo năng lượng cần thiết để tách các điện tử từ các trạng thái khác nhau trong các nguyên tử và phân tử, trong khi đồng thời ghi lại các hình ảnh ngắn của các sự kiện tách điện tử này bằng một máy ảnh số”, Castleman nói. “Phương pháp này cho phép chúng tôi xác định được các năng lượng gắn kết của các điện tử và quan sát được trực tiếp bản chất các quỹ đạo của các điện tử trước khi chúng bị tách ra. Chúng tôi phát hiện thấy rằng lượng năng lượng cần để tách các điện tử ra khỏi phân tử monoxit titan bằng năng lượng cần để tách các điện tử khỏi nguyên tử nikel. Kết quả cũng tương tự với các nhóm monoxit zirconi và palladi và carbide tungsten và platin. Mấu chốt ở đây là tất cả các cặp này là các loại đồng điện tử, có các nguyên tử với cùng ký hiệu kiểu điện tử”.
Castleman nhận xét rằng trong trường hợp này, thuật ngữ đồng điện tử ám chỉ số điện tử có mặt ở lớp ngoài của nguyên tử hay phân tử.
Castleman giải thích rằng các phân tử monoxit titani, monoxit zircon và tungsten carbide lần lượt là các siêu nguyên tử của nikel, palladi, và platin. Các siêu nguyên tử là các chùm nguyên tử có cùng tính chất của các nguyên tử nguyên tố. Công trình trước đây ở phòng thí nghiệm của Castleman đã tiến hành tìm hiểu khái niệm của các siêu nguyên tử. Một trong số thí nghiệm đó cho thấy rằng một chùm 13 nguyên tử nhôm có hành vi giống như 1 nguyên tử i-ốt. Cho thêm một điện tử vào hệ nguyên tử nhôm này tạo ra một chuỗi hành vi giống như một nguyên tử khí hiếm. Ngoài ra, ông đã cho thấy rằng chùm 14 nguyên tử nhôm có tính phản ứng tương tự nguyên tử đất kiềm.
Giờ đây, nghiên cứu mới của Castleman đưa ý tưởng siêu nguyên tử lên mức mới và đưa ra cơ sở định lượng cho khái niệm siêu nguyên tử. Ông nhận xét, “dường như chúng ta có thể đoán được các kết hợp nào của các nguyên tử nguyên tố bắt chước các nguyên tử nguyên tố khác. Thí dụ, nhìn vào Bảng tuần hoàn ta có thể đoán rằng monoxit titan sẽ là siêu nguyên tử của nicken. Đơn giản là bắt đầu ở titan, có 4 điện tử ở lớp ngoài, và chuyển qua phải 6 nguyên tố, do ô-xy nguyên tử có 6 điện tử ở lớp ngoài. Nguyên tố tìm thấy là nicken, với 10 điện tử lớp ngoài làm cho nó đồng điện tử với phân tử có 10 điện tử lớp ngoài có được từ sự kết hợp của titan và ô-xy. Việc kiểm tra với các nguyên tử khác cũng cho kết quả tương tự”.
Theo ScienceDaily/Nasati
