Sono stati studiati cluster subnanometrici di metalli nobili per applicazioni catalitiche. Per esempio, il platino è usato come catalizzatore per le celle a combustibile. Il platino è indispensabile come materiale per la rete energetica di nuova generazione, ma è un metallo raro con riserve limitate. Per un uso efficace delle risorse, è essenziale migliorare l'accuratezza a livello atomico dei cluster metallici subnanometrici e aumentare la quantità di sintesi.

Mentre diversi metodi di sintesi sono stati sviluppati da complessi metallici multi-nucleari o cluster di "numeri magici" protetti da ligandi stabili, i precursori non erano scalabili e l'esatta conservazione dell'atomicità non fu mai fornita. Questo potrebbe essere dovuto, in parte, all'elevata energia di legame metallo-ligando che richiede una temperatura di calcinazione estremamente elevata, che si traduce nell'aggregazione dei cluster.

Gli scienziati della Tokyo Tech hanno studiato platino-tiolati che possono portare alla formazione di cluster di metallo nudo attraverso la scissione riduttiva del legame metallo-zolfo. Questi platino-tiolati hanno dimostrato di formare complessi simili a tiare che sono sufficientemente stabili per l'isolamento.

Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto e colleghi hanno studiato i cluster di platino subnanometrici monodispersi e la loro attività catalitica per reazioni su scala preparativa attraverso la conversione non distruttiva da complessi tiolati di platino a cluster simili a tiara di platino. Prima di questo studio, è stato pubblicato solo un esempio di un complesso tiara tiara platino con identificazione chimica completa.

Come base per questo studio, hanno iniziato l'indagine con reazioni basiche tra PtCl4 e n-ottanetiolo. I risultati di queste reazioni di base suggeriscono che i tiolati di platino inizialmente subiscono una crescita a catena lineare, seguita dalla formazione entropicamente favorevole di composti ciclici più piccoli. Sulla base di questi risultati, hanno ottimizzato il protocollo di sintesi in due fasi ottenendo un prodotto grezzo con complessi simili a tiara di platino di varie dimensioni dell'anello.

I complessi simili a tiara di platino sono stati ulteriormente isolati nei loro cluster puri in base alle dimensioni degli anelli attraverso la cromatografia di esclusione dimensionale basata sul riciclaggio preparativo HPLC. Per affermare il potenziale di questi complessi da utilizzare come precursori per cluster di platino precisi come atomi, sono state studiate la termostabilità e l'attività catalitica dei complessi.

Gli scienziati hanno scoperto che i complessi tiolati di platino simili a diademi erano adatti come precursori per la sintesi di cluster di platino monodisperso zero-valente con una specifica atomicità, una reazione che i metodi chimici precedenti non potevano realizzare. Questo è il primo metodo per dimostrare una reazione su scala preparativa utilizzando cluster atomici precisi con atomicità a una cifra, che dovrebbe essere utile nella produzione di catalizzatori ad alte prestazioni. Ulteriori indagini sulla stabilità e sull'effetto di supporto sono necessarie per la completa comprensione del sistema catalitico da parte di cluster di dimensioni così piccole.