In collaborazione con sperimentalisti dell'Università di Gent, Belgio e Università di Utrecht, Olanda, ricercatori del Nanoscience Center (NSC) dell'Università di Jyväskylä, hanno recentemente scoperto che la scelta di un materiale di supporto per catalizzatori modello, costituito da nanocluster d'oro protetti da molecole organiche, possono avere effetti drastici sulla struttura del catalizzatore. Su alcuni supporti, i grappoli si disintegrano completamente, mentre su altri, lo strato protettivo organico si stacca lasciando dietro di sé i nanocluster metallici intatti che possono fungere da catalizzatori per una reazione desiderata. La ricerca è stata pubblicata su Chemistry-Una rivista europea (2020).

I catalizzatori sono importanti per produrre sostanze chimiche utilizzate nella nostra vita quotidiana. Risparmiano molta energia e rendono le reazioni chimiche più veloci rispetto alle loro controparti non catalizzate.

Nanomateriali, soprattutto i nanocluster metallici sono ampiamente utilizzati per la loro elevata efficienza e sono generalmente posti su un supporto di ossido inattivo per queste applicazioni. Però, questi nanocluster sono a volte meno stabili, e sono quindi protetti con uno strato di molecole organiche. Il presente studio è un passo importante verso la progettazione, controllo, e sintesi di catalizzatori supportati atomicamente precisi con proprietà fisiche e chimiche su misura.

Nanocluster d'oro (Aun) di diverse dimensioni protetti da molecole organiche di fosfina sono stati depositati su quattro diversi supporti e le loro proprietà sono state misurate mediante spettroscopia di assorbimento a raggi X. Su supporti acidi di Bronsted (superfici che tendono a cedere protoni), i cluster erano completamente frammentati rompendo il cluster Au, mentre sui supporti acidi di Lewis (superfici che hanno la tendenza ad acquisire elettroni) lo strato organico di fosfina si è staccato lasciando il cluster metallico di Aun preservando la dimensione originale del cluster.

I modelli teorici sviluppati a Jyväskylä hanno spiegato le osservazioni sperimentali studiando il trasferimento di carica tra il supporto ei cluster.

Questo studio è stato pubblicato nella serie di pubblicazioni internazionali Chemistry-Una rivista europea e riconosciuta come una carta "calda". Un'immagine che descrive il lavoro è stata anche selezionata come caratteristica di copertina nel recente numero della rivista del 2 giugno, 2020.

A Jyväskylä, ricercatrice post dottorato Nisha Mammen, Professoressa Karoliina Honkala, e il professore dell'Accademia Hannu Häkkinen sono stati responsabili della parte teorica del lavoro. La ricerca è stata sostenuta dall'Accademia di Finlandia. Le simulazioni al computer nello studio sono state effettuate nei supercomputer dell'università locale e in quelli del CSC—IT Center for Science.