L'oro e l'argento sono elementi importanti nella chimica dei cluster. Sono chimicamente molto attivi e quindi dovrebbero essere sostanze utili nelle tecnologie future. Una tesi di dottorato dell'Università di Jyvaskyla, Finlandia, mostra simulazioni al computer di successo che sono state in grado di prevedere la struttura precisa dell'atomo di un cluster composto da 11 atomi d'oro. Dopo, è stato osservato che il composto accelera la decomposizione dell'anidride carbonica. I risultati possono essere utilizzati nello sviluppo di catalizzatori.

I nanocluster d'oro e d'argento possono accelerare varie reazioni chimiche. M.Sc. Sami Kaappa, un fisico teorico, ha studiato cluster di oro e argento di dimensioni nanometriche nella sua tesi di dottorato. "A proposito di nanocluster, di solito intendiamo molecole relativamente grandi con un nucleo costituito da dozzine di atomi di metallo, protetto da monostrato di molecole organiche in modo che la struttura sia stabile in soluzione. Tipicamente, lo strato protettivo è costituito da leganti di zolfo o fosfina, " dice Sami Kaappa.

Nella sua ricerca, Kaappa ha utilizzato simulazioni al computer per studiare le proprietà delle particelle nanometriche. I calcoli sono stati eseguiti sul supercomputer Sisu a Kajaani, Finlandia, e il supercomputer Mare Nostrum a Barcellona.

"Utilizzando simulazioni, possiamo prevedere possibili strutture chimiche, anche se sono disponibili solo pochi dati sperimentali, " dice Kaappa.

CO ₂ -splitting cluster osservato

Uno dei risultati più notevoli della ricerca di tesi è stata la struttura di un cluster con 11 atomi d'oro. Il lavoro è stato svolto in collaborazione con gruppi sperimentali in Canada e Giappone.

"Gli sperimentali sono stati in grado di sintetizzare e realizzare il cluster gold-11, ma la struttura precisa dell'atomo non poteva essere determinata a quel punto. Utilizzando metodi di calcolo, Potrei determinare alcune possibili strutture, di cui una sola sembrava essere più favorevole delle altre. Dopo, il lavoro sperimentale ha verificato questa previsione, " dice Kaappa.

Nello stesso studio, hanno scoperto che la decomposizione dell'anidride carbonica è accelerata in presenza dell'ammasso.

"Nel grappolo, uno dei leganti fosfinici viene scambiato con carbene, che è un nuovo tipo di ligando in cluster. I tipi di osservazione dell'attività catalitica possono contribuire allo sviluppo di nuove tecnologie, come convertitori catalitici o innovazioni nel riciclaggio di composti nocivi. Questo è affascinante anche per un teorico poiché la reazione dell'anidride carbonica al monossido di carbonio non è ancora nota in dettaglio, " dice Sami Kaappa.