Miniaturizzazione è la parola d'ordine del progresso. Nanoscienza, studiare strutture sulla scala di pochi atomi, è da tempo in prima linea nella chimica. Recentemente, i ricercatori dell'Università di Tokyo hanno sviluppato la nuova strategia per costruire aggregati metallici sub-nanosizzati, costruire piccoli gruppi di metallo in architetture 3D più grandiose. Le loro creazioni potrebbero avere un reale valore industriale.

La nanochimica offre una gamma di forme dal design classico, come cubetti, canne, fili e persino "nanoflakes, " tutti costruiti da ammassi di atomi. Il team dell'Istituto di scienze industriali (IIS) di Uni Tokyo costruisce nanofogli dal metallo nobile palladio (Pd). In un nuovo studio, hanno inserito questi blocchi di costruzione 2-D in un design 3-D distintivo.

Un modo intelligente per creare nanofogli è utilizzare modelli, molecole organiche che fungono da struttura per gli atomi di metallo. Andando oltre i modelli puramente organici, il team di IIS ha utilizzato un organosilicio, una molecola basata su tre atomi di silicio, per costruire un foglio piegato o "a forma di farfalla" di quattro atomi di Pd. Questi metalli sono stati stabilizzati legando con anelli di benzene che penzolavano dai siliconi.

"Guardando la struttura del Pd ₄ molecola, abbiamo visto il potenziale per collegare insieme più fogli di questo tipo attraverso linker chimici, "dice Kento Shimamoto, coautore dello studio in Chimica:una rivista europea . "Dato il modello giusto, abbiamo ragionato, potremmo espandere la dimensionalità del nostro cluster da un foglio 2-D alla terza dimensione".

Costruzione di nanocluster stabili, anche in 2-D, non è facile a causa della mancanza delle molecole stampo appropriate che spingono le specie metalliche in stretta vicinanza. Però, i centri metallici possono essere collegati stabilmente insieme mantenendo una distanza confortevole attraverso l'uso di atomi di collegamento come il cloro. I cluster risultanti hanno spesso proprietà chimiche uniche come risultato delle interazioni metallo-metallo.

Il team ha quindi scelto un nuovo modello di organosilicio con due atomi di cloro che sostituiscono parte della regione organica. Reagire alla fonte di palladio con questo nuovo modello non ha prodotto un foglio 2-D, ma un cluster 3-D contenente sei atomi di Pd. I metalli apparentemente formavano una coppia di Pd ₄ tetraedri (che condividono due atomi), colmato dal cloro, che ha costretto gli atomi di Pd abbastanza vicini da legarsi tra loro.

"I sub-nanocluster 3-D hanno un potenziale reale come catalizzatori e materiali funzionali, " dice l'autore principale Yusuke Sunada. "Ma la loro funzione dipende fortemente dal controllo preciso della loro forma. Gli organosiliconi sono facilmente disponibili, e offrire una piattaforma per la progettazione di diverse architetture, collegare più cluster in molecole più grandi in un modo industrialmente fattibile".