I ricercatori in Giappone hanno trovato un modo per creare materiali innovativi mescolando i metalli con un controllo di precisione. Il loro approccio, basato su un concetto chiamato ibridazione atomica, apre un'area inesplorata della chimica che potrebbe portare allo sviluppo di materiali funzionali avanzati.

I cluster multimetallici, in genere composti da tre o più metalli, stanno attirando l'attenzione in quanto mostrano proprietà che non possono essere raggiunte da materiali monometallici. Se una varietà di elementi metallici vengono mescolati liberamente, si prevede la scoperta di sostanze ancora sconosciute e lo sviluppo di materiali altamente funzionali. Finora, nessuno aveva segnalato finora i cluster multimetallici mescolati con più di quattro elementi metallici a causa della separazione sfavorevole di metalli diversi. Un'idea per superare questa difficoltà è la miniaturizzazione delle dimensioni dei cluster alla scala di un nanometro, che costringe i diversi metalli a fondersi in un piccolo spazio. Però, non c'era modo di realizzare questa idea.

Una squadra, tra cui Takamasa Tsukamoto, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto e colleghi, ha sviluppato un metodo di ibridazione atomica, che ha realizzato la prima sintesi in assoluto di cluster multimetallici costituiti da più di cinque elementi metallici con un controllo preciso di dimensioni e composizione. Questo metodo utilizza un modello dendrimero che funge da minuscola "impalcatura" per consentire l'accumulo controllato di sali metallici. Dopo un preciso assorbimento dei diversi metalli nel dendrimero, cluster multimetallici si ottengono per riduzione chimica. In contrasto, un metodo convenzionale senza il dendrimero produce l'allargamento delle dimensioni dei cluster e la separazione di metalli diversi. Il team ha dimostrato con successo la formazione di cluster di cinque elementi composti da gallio (Ga), indio (in), oro (Au), bismuto (Bi) e stagno (Sn), così come il ferro (Fe), palladio (Pd), rodio (Rh), antimonio (Sb) e rame (Cu), e un cluster di sei elementi costituito da Ga, In, Au, Bi, Sn e platino (Pt). Inoltre, suggeriscono la possibilità di creare cluster composti da otto metalli o più.

Questo metodo di ibridazione dell'atomo che utilizza il modello dendrimero può sintetizzare cluster multimetallici ultrapiccoli con un controllo preciso delle dimensioni e della composizione. Ci sono più di 90 metalli nella tavola periodica. Con infinite combinazioni di elementi metallici, atomicità e composizione, questo metodo aprirà un nuovo campo della chimica su scala di un nanometro. L'attuale studio segna un importante passo avanti nella creazione di materiali innovativi ancora sconosciuti.