I ricercatori hanno sintetizzato una minuscola struttura da 32 atomi d'oro. Questo nanocluster ha un nucleo di 12 atomi d'oro circondato da un guscio di altri 20 atomi d'oro. Come riportano gli scienziati sulla rivista Angewandte Chemie , l'insolita stabilità di questo cluster deriva dalle interazioni elettroniche con ligandi amido e fosfina legati alla sua superficie.

Aggregati di pochi atomi di metallo, conosciuti come grappoli, sono sempre più utilizzati in catalisi, bioscienza, e nanotecnologie. Dalla scoperta di una struttura piramidale di 20 atomi d'oro, "gabbie d'oro" sono diventati una nuova classe di cluster con proprietà strutturali insolite. È stato previsto che un cluster di 32 atomi di oro dovrebbe essere molto stabile e assomigliare strutturalmente al fullerene C60. C60 è una sfera cava composta da 60 atomi di carbonio disposti in una struttura di anelli a 5 e 6 membri, proprio come le sfaccettature di un tradizionale pallone da calcio. Si prevede che i "fullerene d'oro" abbiano un ampio spettro di potenziali usi, anche come trasportatori, etichette molecolari, e catalizzatori.

Un team guidato da Jun Li e Quan-Ming Wang (Università Tsinghua, Pechino, Cina) ha ora ottenuto la sintesi di un nanocluster composto da 32 atomi d'oro in soluzione. La sintesi ha comportato la riduzione diretta dei precursori contenenti oro. La formula del composto è [Au ₃₂ (Ph ₃ P) ₈ (Dpa) ₆ ] ⁺ [SbF ₆ ⁻ ] ₂ (dove dpa =2, 2'-bipiridilammido ligando e Ph ₃ P =legante trifenilfosfina). La struttura consiste in una disposizione di 12 atomi d'oro in una gabbia di 20 atomi d'oro, descritta come Au12@Au20, protetta da otto Ph ₃ P e sei ligandi dpa legati alla superficie. Con una combinazione di metodi analitici e calcoli informatici, gli scienziati sono stati in grado di determinare completamente la struttura:la sua geometria, le sue relazioni di legame chimico, e la sua struttura elettronica.

Il "nucleo d'oro" del nuovo composto a grappolo è un icosaedro cavo (una forma con 20 facce triangolari) composto da 12 atomi d'oro circondato da un "guscio" di 20 atomi d'oro a forma di dodecaedro (una forma con 12 facce pentagonali ). I legami tra il guscio e il nucleo sono molto forti. Gli otto Ph ₃ I ligandi P sono legati a otto atomi d'oro del guscio, formare gli angoli di un cubo. I ligandi dpa sono disposti in modo che i loro punti medi formino gli angoli di un ottaedro. Non sono legati attraverso i loro gruppi ammidici, ma invece attraverso i due atomi di azoto nei loro due anelli aromatici, che collegano ciascuno due atomi d'oro.

"Le strutture geometriche ed elettroniche del cluster d'oro dipendono molto fortemente dalle interazioni con i ligandi, come confermato dai nostri studi di chimica quantistica, " affermano i ricercatori. "I ligandi dpa in particolare assicurano l'efficace stabilizzazione del nanocluster d'oro. Prevediamo che una ricca varietà di nanocluster di metallo coniato possa essere generata con la protezione dei ligandi ammidici".

Andreas Schnepf e collaboratori dell'Università di Tubinga (Germania), Howard University (Washington, DC, STATI UNITI D'AMERICA), e l'Università del Missouri, Kansas City (USA) ha riportato indipendentemente la sintesi di un cluster composto da 32 atomi d'oro. Questo studio è stato inviato alla rivista Angewandte Chemie poco prima che il lavoro della squadra cinese fosse ricevuto. La loro semplice via sintetica ha prodotto un composto della formula Au ₃₂ (R ₃ P) ₁₂ Cl ₈ (dove R =etile, n-propile, o gruppo n-butile), anche con un kernel cluster Au32. In questo caso, otto ioni cloruro e dodici ligandi fosfinici ciascuno dotato di tre corte catene alchiliche (R3P) sono legati alla superficie. I ricercatori hanno osservato che l'icosaedro d'oro e il dodecaedro d'oro sono leggermente distorti. The distortion results from the electronic structure and the electrical field within the cluster core (Jahn-Teller effect) as quantum-chemical calculations showed. The length of the alkyl chains did not influence the structure of the cluster.