机械化学反应首先是由压力

挤压巧妙设计的水晶可以触发创建第一个例子的纳米颗粒的驱使机械化学的合成。¹计算机模型的晶体结构变化的压力下提供原子水平了解力转变为化学反应,这一过程仍是一个谜,尽管他们知道许多机械化学的反应了几个世纪。

第一个记录实例的机械化学的反应来自于古希腊哲学家泰奥弗拉斯托斯,他形容粉碎硫化汞和醋在铜和杵生产元素汞。在19世纪,迈克尔·法拉第和M凯里Lea更仔细地调查了机械化学的反应。Lea发现试剂地面一起经常生产的产品,如果它不同于相同的反应是使用热启动。

机械化学被广泛应用在1960年代利用不溶性金属合金组件。但在过去的15年里,研究人员已经扩大了机械化学的工具包包括反应通常表现在解决方案。使人惊奇的是,机械化学是一般对于许多无机和有机反应,”说斯图亚特·詹姆斯在贝尔法斯特女王大学,他并未参与挤压晶体研究。

研究人员地面材料一起生产金属催化剂,²使碳碳键和执行不对称有机反应³等反应。字段的重生的主要驱动因素是可持续的综合感兴趣。机械化学的反应使用没有溶剂,它们产生更少的浪费比化学为基础的解决方案。

随着扩大图书馆的机械化学的反应,研究人员还尝试了提供力的方法。工业规模工厂标准化磨削条件下,超声波刮固体表面。拉伸聚合物也可以提前定制债券链。

在压力下

而不是触发拉伸材料的机械化学的反应,尼古拉斯Melosh,斯坦福大学和他的同事想要使用压力。要做到这一点,他们创造了一个材料,指导特定原子的压缩力,而不是压扁所有原子在晶体一视同仁。

研究人员高度刚性多面碳硼烷配体变形无机核心包含铜和硫和挤压的水晶钻石砧细胞在12 gpa压力。当他们检查高压材料使用透射电子显微镜,他们看到它包含10纳米铜发光机制。晶体加热到400°C下真空触发产生硫化亚铜热化学反应。

更好地了解压力改变了无机核心的构成,研究人员模拟材料的结构在不同数量的力量。从2到12 gpa压力增加,碳硼烷靠近和copper-sulfur债券延长,使电子从硫转移到铜生产金属纳米颗粒。

模型还显示为什么大adamantyl配体的材料,而不是碳硼烷,没有产生纳米颗粒,即使在一个模拟20 gpa的压力。大型adamantyl配体有更少的空间移动前的水晶互相撞击,所以copper-sulfur债券不伸长。

考虑使用这种材料合成、Melosh指出,有更简单的方法制造纳米粒子。但是他想知道“分子砧”的想法——捕捉软反应中心两个硬配体,可以应用于困难的反应像二氧化碳的减少。然而,机械化学的一个挑战是,反应性的一般原则是不清楚。做一个新的反应,我们必须找出如何构建一个材料,持有正确的配置,以获得足够的分子压缩,”他说。

研究人员开始研究原子和分子水平机制驱动机械化学的反应,詹姆斯说。他说,这项工作的造型是一个很好的方式获得原子洞察这个反应的机理。